基于位移陣的邊坡單目識(shí)別方法與算法研究.pdf

1、邊坡失穩(wěn)滑塌是我國(guó)常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。滑坡一旦發(fā)生，往往會(huì)帶來(lái)重大的生命財(cái)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(shí)用的動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法。但現(xiàn)有的檢測(cè)方法如GPS檢測(cè)法、激光三維成像法、人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法、傳感器法等都在不同程度上存在儀器昂貴、專(zhuān)業(yè)化程度高、檢測(cè)成本高、內(nèi)業(yè)工作量大等缺點(diǎn)。
　　本文研究基于位移陣的邊坡單目識(shí)別方法對(duì)邊坡位移進(jìn)行檢測(cè)，充分利用單臺(tái)攝像機(jī)成像和數(shù)字圖像分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以尋求一種新的邊坡檢測(cè)方法。首先，它是

2、一種非接觸式、不受量程限制的檢測(cè)方法，不傷及被測(cè)物，同時(shí)還能降低工作人員的危險(xiǎn)。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(chǔ)可靠、可重復(fù)使用。再次，可多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，動(dòng)態(tài)反映邊坡變形全貌。最后，單目檢測(cè)成本低、工程實(shí)施應(yīng)用方便、可不需要后期維護(hù)。
　　基于位移陣的邊坡單目識(shí)別方法以單臺(tái)攝像機(jī)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(shí)體構(gòu)建的位移場(chǎng)，采用圖像處理和識(shí)別技術(shù)獲取位移場(chǎng)中標(biāo)識(shí)體的參數(shù)，其核心是標(biāo)識(shí)體陣列空間坐

3、標(biāo)的獲取，一般先對(duì)標(biāo)識(shí)體進(jìn)行識(shí)別，得到標(biāo)識(shí)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(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)的空間參數(shù)，得到標(biāo)識(shí)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(gè)方面開(kāi)展了研究工作:
　?、倩谔卣鳈z測(cè)的邊坡位移場(chǎng)設(shè)計(jì)
　　邊坡位移場(chǎng)的設(shè)計(jì)包括邊坡位移標(biāo)識(shí)體的大小、形狀、顏色、材質(zhì)等設(shè)計(jì)，位移場(chǎng)中標(biāo)識(shí)體的布設(shè)形式的設(shè)計(jì)，觀測(cè)場(chǎng)的合理選取以及坐標(biāo)系統(tǒng)的建立。考慮標(biāo)識(shí)體的有效識(shí)別、標(biāo)識(shí)體特征參數(shù)的有效檢測(cè)以及標(biāo)識(shí)深度信息的恢復(fù)

4、，本文以紅色圓形標(biāo)識(shí)體作為觀測(cè)標(biāo)識(shí)，以M×N陣列的形式布設(shè)于邊坡表面構(gòu)建位移場(chǎng);另外在邊坡表面不易變化的地方布設(shè)兩個(gè)同樣大小的紅色圓形標(biāo)識(shí)體作為定位標(biāo)識(shí)，用于坐標(biāo)系的自動(dòng)建立，構(gòu)建解算模型并提供解算參數(shù)。
　?、诨陬伾托螤畹臉?biāo)識(shí)體有效識(shí)別以及標(biāo)識(shí)體特征參數(shù)的檢測(cè)
　　在標(biāo)識(shí)體的有效識(shí)別方面，本文設(shè)計(jì)基于顏色和標(biāo)識(shí)體形狀的二次識(shí)別模型對(duì)標(biāo)識(shí)體進(jìn)行有效識(shí)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(duì)圖像進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)體的初次識(shí)別;然后對(duì)所得到的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波降低關(guān)照等因素的影響，進(jìn)而運(yùn)用Canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè);最后采用混合圓/橢圓檢測(cè)算法進(jìn)行標(biāo)識(shí)體的形狀識(shí)別，完成標(biāo)識(shí)體的二次識(shí)別。
　　在標(biāo)識(shí)體特征參數(shù)的檢測(cè)方面，本文設(shè)計(jì)內(nèi)旋掃描法，檢測(cè)標(biāo)識(shí)的特征參數(shù)（面積和質(zhì)心坐標(biāo)），開(kāi)發(fā)一種外旋掃描法對(duì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)或破裂情況的標(biāo)識(shí)完成特征參數(shù)檢測(cè)。
　?、廴S解算算法的設(shè)計(jì)
　　本文利用針孔