基于位移陣的邊坡單目識別方法與算法研究.pdf

1、邊坡失穩(wěn)滑塌是我國常見的地質(zhì)災(zāi)害?；乱坏┌l(fā)生，往往會帶來重大的生命財產(chǎn)損失，而成功降低滑坡災(zāi)害的關(guān)鍵和前提在于研究方便實用的動態(tài)檢測方法。但現(xiàn)有的檢測方法如GPS檢測法、激光三維成像法、人工現(xiàn)場檢測法、傳感器法等都在不同程度上存在儀器昂貴、專業(yè)化程度高、檢測成本高、內(nèi)業(yè)工作量大等缺點。
　　本文研究基于位移陣的邊坡單目識別方法對邊坡位移進行檢測，充分利用單臺攝像機成像和數(shù)字圖像分析技術(shù)的優(yōu)勢以尋求一種新的邊坡檢測方法。首先，它是

2、一種非接觸式、不受量程限制的檢測方法，不傷及被測物，同時還能降低工作人員的危險。其次，它采集數(shù)據(jù)速度快、精度高、信息容量大、數(shù)據(jù)存儲可靠、可重復(fù)使用。再次，可多點同時測量，動態(tài)反映邊坡變形全貌。最后，單目檢測成本低、工程實施應(yīng)用方便、可不需要后期維護。
　　基于位移陣的邊坡單目識別方法以單臺攝像機的成像信息重構(gòu)目標(biāo)的空間坐標(biāo)，需要人工設(shè)置由標(biāo)識體構(gòu)建的位移場，采用圖像處理和識別技術(shù)獲取位移場中標(biāo)識體的參數(shù)，其核心是標(biāo)識體陣列空間坐

3、標(biāo)的獲取，一般先對標(biāo)識體進行識別，得到標(biāo)識體的平面投影參數(shù)，然后以三維重構(gòu)方法和相關(guān)知識計算對應(yīng)的空間參數(shù)，得到標(biāo)識體陣列的空間數(shù)據(jù)。圍繞這條思路本文主要就以下幾個方面開展了研究工作:
　?、倩谔卣鳈z測的邊坡位移場設(shè)計
　　邊坡位移場的設(shè)計包括邊坡位移標(biāo)識體的大小、形狀、顏色、材質(zhì)等設(shè)計，位移場中標(biāo)識體的布設(shè)形式的設(shè)計，觀測場的合理選取以及坐標(biāo)系統(tǒng)的建立?？紤]標(biāo)識體的有效識別、標(biāo)識體特征參數(shù)的有效檢測以及標(biāo)識深度信息的恢復(fù)

4、，本文以紅色圓形標(biāo)識體作為觀測標(biāo)識，以M×N陣列的形式布設(shè)于邊坡表面構(gòu)建位移場;另外在邊坡表面不易變化的地方布設(shè)兩個同樣大小的紅色圓形標(biāo)識體作為定位標(biāo)識，用于坐標(biāo)系的自動建立，構(gòu)建解算模型并提供解算參數(shù)。
　　②基于顏色和形狀的標(biāo)識體有效識別以及標(biāo)識體特征參數(shù)的檢測
　　在標(biāo)識體的有效識別方面，本文設(shè)計基于顏色和標(biāo)識體形狀的二次識別模型對標(biāo)識體進行有效識別，首先利用RGB顏色空間和HSI顏色空間的變換關(guān)系以及紅色在HSI顏色

5、模型中的分布規(guī)律，在H域內(nèi)對圖像進行處理實現(xiàn)標(biāo)識體的初次識別;然后對所得到的圖像進行形態(tài)學(xué)濾波降低關(guān)照等因素的影響，進而運用Canny算子進行邊緣檢測;最后采用混合圓/橢圓檢測算法進行標(biāo)識體的形狀識別，完成標(biāo)識體的二次識別。
　　在標(biāo)識體特征參數(shù)的檢測方面，本文設(shè)計內(nèi)旋掃描法，檢測標(biāo)識的特征參數(shù)（面積和質(zhì)心坐標(biāo)），開發(fā)一種外旋掃描法對發(fā)生旋轉(zhuǎn)或破裂情況的標(biāo)識完成特征參數(shù)檢測。
　?、廴S解算算法的設(shè)計
　　本文利用針孔