(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210705600.2 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430000 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 覃卫民　王浩　田湖南　王成汤　 张秀丽　 (74)专利代理 机构 北京权智天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11638 专利代理师 朱亚辉 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面 变形监测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多基线近景摄影测 量的隧道表面变形监测方法， 包括以下步骤： S1： 原始图像， 利用CCD相机安装在隧道需要监测的 位置， 对其原始的图像进行采集， 并进行存储； S2： 原始图像三维点云模型的重建， 对采集的原 始图像进行三维模型的重建； S3： 实时图像， 利用 S1中在隧道需要 监测位置安装的CCD相机对隧道 的位置进行定时的拍摄， 并进行存储； S4： 实时图 像三维点云模 型的重建。 本发明通过对实时图像 与原始图像 之间的差异性监测， 从而有效的实现 对隧道使用情况的实时监测， 能够很好的控制隧 道的使用寿命以及安全性， 有效的减少由隧道使 用过程中造成的损失， 同时该方法可实现实时无 人监测， 其 监测可靠 。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115100351 A 2022.09.23 CN 115100351 A 1.一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 原始图像， 利用CCD相机安装在隧道需要监测的位置， 对其原始的图像进行采集， 并 进行存储； S2： 原始图像三维点云模型的重建， 对 采集的原 始图像进行三维模型的重建； S3： 实时图像， 利用S1中在隧道需要监测位置安装的CCD相机对隧道的位置进行定时的 拍摄， 并进行存 储； S4： 实时图像三维点云模型的重建， 对 采集的实时图像进行三维模型的重建； S5： 将S2和S4中的三维点云重建模型进行三维模型相似拓补比较； S6： 从而通过S5得出隧道前期和后期变形的差异值， 从而来估算隧道使用过程中的受 损情况。 2.根据权利要求1所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 所述S1和S 3中， 原始图像的采集和存储， 利用外界照射的光线或者物体反射的光 线经过镜头照射到CCD图像传感器得到电信号， 在通过图像信号处理电路和放大电路同时 配合时钟同步信号产生每一行或者多 行的数字图像， 最 终的图像通过数码图像存到存储卡 上， 这样就转换成了二 维数字信号， 产生了黑白图像。 在传感器上覆盖一层红绿蓝颜色的薄 膜， 任何颜色都可以通过三原色表现出来， 模拟出一个颜色， 所以颜色传感器产生出了彩色 信息。 上面再加一层的薄膜， 用光刻的方法刻出微小的透镜， 确保光线透过透镜能够汇聚到 底部小格子上， 可以提高传感器对光的敏感和转换效率。 3.根据权利要求1所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 所述S2和S4中,原 始图像三维点云模型的重建包括以下步骤： 步骤一、 将RGB ‑D相机获取的空间点云数据和色彩强度数据进行整合并以工程化的方 式管理和输出； 步骤二、 利用PCL技术(一个用于三维点云处理的模块化跨平台开源C++编程库)对点云 数据进行预处理， 包括去噪、 分割、 滤波、 配准、 采样等操作， 输出特证明显、 数据精简的点 云。 步骤三、 点云数据网格化， 即使用一系列的网格来近似拟合点云， 一般使用三角网格和 四边形网格， 这 一步骤实现了三维表示形式上点云到网格(Mesh)的转 化。 步骤四、 全景纹理贴图， 将RGB ‑D相机采集的色彩和纹理信息 映射到网格模型上， 加以 精修美化， 输出逼真的三维模型。 4.根据权利要求1所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 所述S3中， 在隧道需要监测位置安装的CCD相机对隧道的位置进行定时拍摄时， 其定时拍摄的时间可由人们进行设定， 具体可设定为2mi n、 5min、 8min和10min。 5.根据权利要求1所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 所述S5中， 将原始图像中的每个三维数值定义为标靶Oi...On， 将实时图像中的 每个特征点的三维数值定义 为Di...Dn。 6.根据权利要求5所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 将每个实时图像的特征点的三维坐标(Xd,Yd,Nd)与三维坐标(Xi,Yi,Ni)进行比 较。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115100351 A 27.根据权利要求6所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 若两者的数值全部相等， 则 说明原始图像和实时图像的三维点云模型未发生变 化， 从而可继续 监测隧道的下一帧变形情况。 8.根据权利要求6所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 若两者的数值不相等， 例如Xd和Xi相等， 而Yd和Yi与Nd和Ni不相等， 即为两者的 数值不相等， 同理两个数值相等， 一个数值不相等， 也可定义为不相等， 则说明原始图像和 实时图像的三维点云模型发生变化， 从而可判断出隧道变形量的大小， 若不相等的数值在 可控范围值之内， 该C CD相机可继续 监测隧道的下一帧变形情况。 9.根据权利要求6所述的一种基于多基线近景摄影测量的隧道表面变形监测方法， 其 特征在于， 若两者的数值不相等， 例如Xd和Xi相等， 而Yd和Yi与Nd和Ni不相等， 即为两者的 数值不相等， 同理两个数值相等， 一个数值不相等， 也可定义为不相等， 则说明原始图像和 实时图像的三维点云模型发生变化， 从而可判断出隧道变形量的大小， 若不相等的数值不 在设定范围值之内， 这时什么隧道的变形情况不能在维持 隧道的继续使用， 可对该隧道的 变形位置处进行维修和弃用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115100351 A 3