一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法及系统，方法包括：以多目图像采集装置在检测区域采集图像数据；实时获取到图像数据，以边缘计算提取图像特征点；利用匹配算法获得特征点匹配对；通过空中三角测量法获取深度值，从而获得物体表面的三维点云，得到被测坡体关于三维的立体模型；点云网格化后得到特征点的唯一情况，通过实时计算网格的位移变化情况，生成关于特征点位移的热点图，并得到位移轨迹和位移值；上传所述热点图、所述位移轨迹及所述位移值至灾害监测中心，以根据预设位移区间及所述位移值判定获取塌方落石数据并发出警报。本发明专利技术解决了检测误差大、使用成本高、受天气因素制约以及数据处理困难的技术问题。困难的技术问题。困难的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法及系统


[0001]本专利技术属于机器视觉领域，具体涉及一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法及系统。

技术介绍

[0002]当前一些行业使用不同的安防相机来测量识别落石和塌方的方法，高清相机是安防和各种应用行业最为常见的装备，覆盖量大，覆盖区域大，选型和维修方便，但是单目相机AI识别，需要大量先验知识，并且不能对蠕动等运动进行测量和识别。相较于传统单目相机的监控和识别，多目相机组成的阵列，可以在标定的情况下得到较高的测量结果，传统上已经应用在了遥感测绘行业，多目标定相机阵列的使用可以弥补单目的诸多问题。
[0003]市面也存在使用双目的方案来获得深度信息，用深度信息来测量被测坡体的唯一和变化，但是实际案例中，发现双目的深度信息在z坐标上是误差非常大的，很难得到准确的结果，在应用上有许多不可改善的问题。
[0004]现有行业大量使用单点拉线钢丝测量塌方和落石的办法，这个方法存在大量的问题，首先拉线钢丝必须固定安装在明显的裂缝两端，另外钢丝拉线只能测量一个点位的裂缝数据。对于存在软土和大量滚石的地方，则无能为力，而且施工成本高昂。
[0005]对于使用激光雷达来获取的方案，存在例如申请号为CN201310496899.6的专利技术专利《一种基于机载激光雷达三维的危岩落石调查方法》集覆盖工程所在区域的原始激光点云数据、原始影像数据和原始影像数据的初始外方位元素，处理生成数字高程模型DEM、数字正射影像DOM和彩色激光点云。生成索引数据库，从索引数据库中的信息识别危岩落石并提取危岩落石信息因子进行危岩落石危害等级划分提出处置策略，并提取处置设计所需的横断面线。该专利技术专利通过机载激光雷达这一先进的空间对地观测技术，建立高精度的彩色激光点云、数字高程模型DEM和数字正射影像DOM，实现危岩落石信息的提取、量化分析与危险性评估，三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。但是其受限于成本较高，因此在量产方面比较困难，不利于在全国范围内进行广泛布设。同时激光对大雾，大雨等天气不能正常工作，天气因素对激光有较强的干扰，同时激光雷达生成的三维点云比较稀疏，对于远距离物体或者小物体来说，反射点的数量非常少，不利于数据的处理。
[0006]综上，现有技术存在检测误差大、使用成本高、受天气因素制约以及数据处理困难的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决检测误差大、使用成本高、受天气因素制约以及数据处理困难的技术问题。
[0008]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法包括：
[0009]S1、以预置多目检测设备根据采集命令采集图像数据，记录拍摄起始终止时间，获取设备位置信息并存储；
[0010]S2、上传所述图像数据至5G边缘计算平台；
[0011]S3、边缘计算所述图像数据，据以获取三维点云、热点图、位移轨迹、位移值，所述步骤S3还包括：
[0012]S31、提取所述图像数据中的图像特征点；
[0013]S32、利用预置匹配算法匹配处理所述图像特征点，以得到特征点匹配对；
[0014]S33、利用空中三角测量法处理所述特征点匹配对，据以获取深度值；
[0015]S34、处理所述深度值，据以获取物体表面三维点云，以得到被测坡体三维立体模型；
[0016]S35、网格化处理所述物体表面三维点云，以得到特征点唯一情况数据，据以处理得所述热点图、所述位移轨迹及所述位移值；
[0017]S4、上传所述热点图、北斗系统物理定位信息、所述位移轨迹及所述蠕动位移值至灾害监测中心，据以根据预设位移区间及所述位移值判定获取塌方落石数据并发出警报。
[0018]本专利技术通过边缘计算设备利用多目视觉三维重建获得现场表面的三维点云，点云网格化后通过实时计算网格的位移变化情况，进一步生成热点图，并得到位移轨迹和位移值，同时通过5G通讯，实现了高宽带、低延迟的实时回传数据至灾害监测中心。实现了多目相机在塌方和落石检测领域的高实用性，这有利于该系统以较低成本在全国范围内进行广泛布设，全面提高我国在防范塌方落石方面的应对能力。相比现有设备和方案，本专利技术在成本控制和监测覆盖率上有重大革新，具有重大意义。
[0019]在更具体的技术方案中，所述步骤S1中的所述预置多目检测设备包括：四目相机阵列模组及五目相机阵列模组。
[0020]在更具体的技术方案中，所述四目相机阵列模组及五目相机阵列模组设有补光装置。
[0021]本专利技术利用多目相机阵列检测面状多点塌方和落石的设备以及组成系统和对应的检测算法。该检测设备和系统相比于现有的基于激光雷达，以及其他的检测系统，降低了检测系统对激光雷达的依赖性，实现了多目相机阵列设备在塌方和落石检测领域的高实用性。这有利于该系统以较低成本在全国范围内进行广泛布设，全面提高我国在防范塌方落石方面的应对能力。同时，本专利技术采用多目相机阵列代替现有技术中的激光雷达，排除了天气因素对探测效果的影响。
[0022]在更具体的技术方案中，步骤S31包括：
[0023]S311、获取所述图像数据中的像素与周围邻域的所述像素差别程度，判断所述像素差别是否大于预置像素差别阈值；
[0024]S312、若是，则判定该所述像素为角点，以所述角点作为所述图像特征点；
[0025]S313、若否，则判定该所述像素非角点；
[0026]S314、采用非最大值抑制，在预设检测区域内仅保留响应极大值的所述图像特征点。
[0027]在更具体的技术方案中，步骤S32包括：
[0028]S321、计算一所述图像特征点与其他所有所述图像特征点的描述向量距离；
[0029]S322、根据所述描述向量距离排序处理所述图像特征点，以获取最小描述向量距离；
[0030]S323、取与当前所述图像特征点的所述描述向量距离最近的所述图像特征点作为匹配点；
[0031]S324、以下述逻辑获取所述匹配点的已匹配点汉明距离：
[0032][0033]其中，i＝0,1,
…
,n
‑
1，x、y为n位的编码，
⊕
表示亦或；
[0034]S325、判断所述匹配点汉明距离是否小于所述最小描述向量距离的两倍；
[0035]S326、若是，则过滤掉当前匹配关系；
[0036]S327、若否，则判定当前匹配关系正确，以获取所述特征点匹配对。
[0037]在更具体的技术方案中，步骤S33包括：
[0038]S331、以下述条件方程处理所述特征点匹配对，据以得到像点共线参数：
[0039][0040][0041]其中，X
S
、Y
S
、Z
S
和X
A
、Y
A<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征在于，所述方法包括：S1、以预置多目检测设备根据采集命令采集图像数据，记录拍摄起始终止时间，获取设备位置信息并存储；S2、上传所述图像数据至5G边缘计算平台；S3、边缘计算所述图像数据，据以获取三维点云、热点图、位移轨迹、位移值，所述步骤S3还包括：S31、提取所述图像数据中的图像特征点；S32、利用预置匹配算法匹配处理所述图像特征点，以得到特征点匹配对；S33、利用空中三角测量法处理所述特征点匹配对，据以获取深度值；S34、处理所述深度值，据以获取物体表面三维点云，以得到被测坡体三维立体模型；S35、网格化处理所述物体表面三维点云，以得到特征点唯一情况数据，据以处理得所述热点图、所述位移轨迹及所述位移值；S4、上传所述热点图、北斗系统物理定位信息、所述位移轨迹及所述蠕动位移值至灾害监测中心，据以根据预设位移区间及所述位移值判定获取塌方落石数据并发出警报。2.根据权利要求1所述的一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述预置多目检测设备包括：四目相机阵列模组及五目相机阵列模组。3.根据权利要求2所述的一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征在于，所述四目相机阵列模组及五目相机阵列模组设有补光装置。4.根据权利要求2所述的一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征在于，所述步骤S31包括：S311、获取所述图像数据中的像素与周围邻域的所述像素差别程度，判断所述像素差别是否大于预置像素差别阈值；S312、若是，则判定该所述像素为角点，以所述角点作为所述图像特征点；S313、若否，则判定该所述像素非角点；S314、采用非最大值抑制，在预设检测区域内仅保留响应极大值的所述图像特征点。5.根据权利要求1所述的一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征在于，所述步骤S32包括：S321、计算一所述图像特征点与其他所有所述图像特征点的描述向量距离；S322、根据所述描述向量距离排序处理所述图像特征点，以获取最小描述向量距离；S323、取与当前所述图像特征点的所述描述向量距离最近的所述图像特征点作为匹配点；S324、以下述逻辑获取所述匹配点的已匹配点汉明距离：d(x,y)＝Σx[i]
⊕
y[i]其中，i＝0,1,
…
,n
‑
1，x、y为n位的编码，
⊕
表示亦或；S325、判断所述匹配点汉明距离是否小于所述最小描述向量距离的两倍；S326、若是，则过滤掉当前匹配关系；S327、若否，则判定当前匹配关系正确，以获取所述特征点匹配对。6.根据权利要求1所述的一种利用多目视觉检测面状多目标塌方和落石方法，其特征
在于，所述步骤S33包括：S331、以下述条件方程处理所述特征点匹配对，据以得到像点共线参数：S331、以下述条件方程处理所述特征点匹配对，据以得到像点共线参数：其中，X
S
、Y
S
、Z
S
和X
A
、Y
A
、Z
A
为投影中心S和地物点A在某一空间坐标系中的坐标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智博，王志健，王斌，
申请(专利权)人：上海托旺数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：