融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法、装置及设备与流程

本申请涉及水利工程，尤其涉及一种融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法、装置及设备。

背景技术：

1、堤坝表面变形监测是判断堤坝的稳定性和安全性的重要手段。目前堤坝表面变形监测方法主要有视准线法、gps法、合成孔径雷达干涉法(insar)、测量机器人等。gps法和视准线法均为单点测量，效率较低；视准线法和孔径雷达干涉法(insar)均无法测量顺轴线方向位移变化，即无法实现三维测量。此外，insar法精度受限于天气变化、雷达基线误差等影响，精度较低；测量机器人虽然可以实现高精度的多点测量，但设备和维护成本太高。

2、因此，亟需一种可以多点同时测量，具有三维测量功能的精度较高、成本更低的堤坝表面变形监测设备。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本申请实施例提供了一种融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法、装置及设备，要解决的技术问题是：实现多点、三维、高精度、低成本的堤坝表面变形监测。

3、(2)技术方案

4、第一方面，本申请实施例提供了一种融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，包括：

5、在堤坝上安装混凝土基桩，在混凝土基桩上安装监控相机；利用堤坝已知的尺寸标定监控相机在不同视角下拍摄图像像素点和全球卫星导航系统(gnss)绝对坐标的映射关系的函数；gnss定位混凝土基桩坐标，进而定位监控相机坐标；监控相机定期旋转拍摄堤坝图像；通过监控相机坐标及其旋转角确定该拍摄视角下，图像像素点和gnss绝对坐标映射关系，求解堤坝在图像中可识别点的gnss绝对坐标；结合历史图像当前图像可识别点gnss绝对坐标的变化，计算堤坝表面变形，实现多点、三维、高精度、低成本的堤坝表面变形监测。

6、在其中一个实例中，用于监控相机固定和安装的混凝土基桩位置和数量确定条件包括：

7、监控相机通过旋转视角，观测到堤坝重点监测范围，如一个混凝土基桩无法满足要求，则可按照合理的布局设置多个混凝土基桩测点。

8、在其中一个实例中，所述利用堤坝已知的尺寸标定监控相机在不同视角下拍摄图像像素点和全球卫星导航系统(gnss)绝对坐标的映射关系的函数方法包括：

9、微分几何所有中空间几何性质的运算方法。

10、在其中一个实例中，通过全球卫星导航系统(gnss)定位混凝土基桩坐标，进而定位监控相机坐标方法包括：

11、混凝土基桩、测点、监控相机相对位置保持已知的任意方法。

12、在其中一个实例中，监控相机定期旋转拍摄堤坝图像，包括：

13、根据所述堤坝监测需求，在任意时刻，监控相机以其功能内的任意旋转方向角对堤坝图像进行拍摄。

14、在其中一个实例中，结合历史图像和当前图像计算堤坝表面变形，实现对堤坝表面变形大范围监测的方法包括：

15、利用计算机视觉技术识别堤坝监测范围内的任意点及对应gnss绝对坐标，通过计算历史图像任意点坐标与当前对应点坐标差，得到监测范围内任意点坐标变化。

16、在其中一个实例中，gnns定位混凝土基桩位置、监控相机采集图像像素、拍摄图像和拍摄范围内任意点坐标数学关系满足测量和监测精度。

17、第二方面，本申请实施例提供了一种堤坝表面变形监测装置，包括：

18、装置能实现所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法。

19、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法。

20、(3)有益效果

21、本申请的上述技术方案具有如下优点：

22、本申请实施例第一方面提供的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法利用监控相机拍摄图像和堤坝尺寸的数学关系，结合历史图像和当前图像计算堤坝表面变形，可以实现多点、三维、高精度、低成本的堤坝表面变形监测。

23、可以理解的是，上述第二方面和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述用于监控相机固定和安装的混凝土基桩位置和数量确定条件包括：

3.如权利要求1所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述利用堤坝已知的尺寸标定监控相机在不同视角下拍摄图像像素点和gnss绝对坐标的映射关系的函数方法包括：

4.如权利要求1所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述通过gnss定位混凝土基桩坐标，进而定位监控相机坐标方法包括：

5.如权利要求1所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述监控相机定期旋转拍摄堤坝图像，包括：

6.如权利要求1所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述结合历史图像和当前图像计算堤坝表面变形，实现对堤坝表面变形大范围监测的方法包括：

7.如权利要求1至6任一项所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法，其特征在于，所述gnns定位混凝土基桩位置、监控相机采集图像像素、拍摄图像和拍摄范围内任意点坐标数学关系满足测量和监测精度。

8.一种监测装置，包括定位装置、拍摄装置，其特征在于所述装置能实现如权利要求1至7任意一项所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法。

技术总结本申请涉及一种融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法、装置及设备，其中，融合监控相机的堤坝变形高精度测量方法包括：在堤坝上设定混凝土基桩，在混凝土基桩上安装全球卫星导航系统(GNSS)测点及监控相机；用堤坝上已知尺寸标定监控相机在不同拍摄视角下图像像素点和GNSS绝对坐标的映射关系；通过GNSS定位混凝土基桩坐标，进而定位监控相机坐标；利用监控相机旋转拍摄堤坝图像，识别图像内任意监测点的GNSS绝对坐标，结合历史图像和当前图像对应点GNSS绝对坐标变化，监测堤坝表面任意点位移变化。本申请能够实现多点、三维、高精度、低成本的堤坝表面变形监测。技术研发人员：程森浩,邓刚,徐静,孙锐,侯伟亚,孙黎明,朱凯斌,裴东东,徐佳宁受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/10/10