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原文传递一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法

专利名称：	一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法，解决了传统方法数据采集精度受影响因素多，现场实施难度大的弊端，其技术方案要点是在基坑外安装测试相机组，在基坑变形影响范围外布置灯靶作为基准点，在基坑围护顶部相应位置布设灯靶作为监测点，通过无线模块远程控制测试相机组和灯靶同时开机工作，获取灯靶的图像，通过坐标解算模块获取灯靶光圆圆心的像素坐标，基于变形解算模块对各测点的位移变化量进行解算得到基坑围护顶部各测点竖向位移与水平位移的变化量，本发明的一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统及其方法，能实时采集并反馈变形数据，安装简便、测试精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海勘察设计研究院(集团)有限公司
发明人：	陈卫南;苏辉;褚伟洪;张金凤;戴加东;梅志强;朱以鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-09T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202111500167.0
公开号：	CN114108717A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	孟旭彤
分类号：	E02D33/00;H04N5/232;H04N7/18;E;H;E02;H04;E02D;H04N;E02D33;H04N5;H04N7;E02D33/00;H04N5/232;H04N7/18
申请人地址：	200093 上海市杨浦区水丰路38号
主权项：	1.一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统，其特征是：包括有灯靶，设置有安装于基坑围护顶部作为测试目标点的目标灯靶、安装于基坑变形影响范围外作为测试基准点的基准灯靶；测试相机组，用于对各灯靶进行拍摄并获取实时影像；固定装置，对灯靶及测试相机组进行固定安装；无线模块，设置于灯靶和测试相机组中，以进行无线通信；解算系统，包括有对灯靶中心像素坐标进行解算的坐标解算模块、根据坐标解算结果进行基坑围护顶部变形解算的变形解算模块；所述测试相机组对基准灯靶和目标灯靶拍摄成像，通过坐标解算模块获取各灯靶的中心像素坐标，基于变形解算模块对基准灯靶和目标灯靶的各测点进行变形解算分析，最终获取基坑围护顶部的变化量。 2.根据权利要求1所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统，其特征是：所述灯靶设置有用于发光供拍摄成像的发光面，所述发光面为圆形，且设置有四条相交直径组成的“米”型辅助线。 3.根据权利要求2所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统，其特征是：所述灯靶发光面上带有自动控制开合的防尘装置；所述无线模块接收用于控制灯靶的发光面发光与休眠的指令，所述防尘装置同步响应于指令进行开合动作，所述测试相机组同步响应于指令进行拍摄采集。 4.根据权利要求1所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统，其特征是：所述测试相机组包括有两个工业相机，两个工业相机之间成一定夹角且分别与基准灯靶和目标灯靶保持通视；两个工业相机所在的平面水平。 5.根据权利要求1所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测系统，其特征是：每一测试相机组对应至少三个基准灯靶。 6.一种基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测方法，其特征是，包括有以下步骤： S1、进行现场勘测，并选定测试相机组，对基准灯靶、监测点的目标灯靶及测试相机组进行布设； S2、标定变形监测网，标定测试相机组与灯靶之间的初始位置关系并建立相机坐标系，标定相机坐标系与基坑各边之间的夹角关系建立基坑坐标系，采集各灯靶在相机坐标系中的初始坐标； S3、通过无线模块远程控制测试相机组和灯靶同时开机工作，获取灯靶图像； S4、解算系统根据坐标对各测点的位移变化量进行解算，获得基坑围护顶部各测点竖向位移及水平位移的变化量。 7.根据权利要求6所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测方法，其特征是，现场勘测布设具体为：将目标灯靶通过固定装置安装至基坑围护顶部，将基准灯靶固定至已有水准基准点附近处；根据测试范围及精度要求选择测试相机组，将测试相机组设置在目标灯靶和基准灯靶之间；固定安装测试相机组，调整测试相机组的两个工业相机分别与目标灯靶和基准灯靶保持通视，且保持两个工业相机所在平面水平。 8.根据权利要求6所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测方法，其特征是，变形监测网的标定具体为：以测试相机组两个工业相机的连接中心点作为坐标原点；分别建立相机坐标系的基准坐标系与监测坐标系，以各个相机采集方向作为其对应的X轴，分别为基准坐标的X轴与监测坐标的X轴；以垂直于地面向上的方向作为Z轴，工业相机所在水平面上通过原点且垂直于对应X轴的方向作为对应Y轴，获得基准坐标系及监测坐标系两个坐标系；基坑坐标系以监测基坑视野内选取的基坑角点作为坐标原点，以平行于基坑一边方向为X轴，垂直于基坑该边方向为Y轴，竖直向上为Z轴。 9.根据权利要求6所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测方法，其特征是，灯靶图像的获取及解算系统的处理具体为：无线模块根据设定发送发光指令及休眠指令至灯靶，控制所述灯靶进行发光指示，同时发送采集信号至测试相机组进行同步采集，并且将采集信息传送至解算系统；解算系统的坐标解算模块根据采集的灯靶光圆图像和光圆圆心像素进行坐标解算，获取基准坐标系与监测坐标系中基准灯靶和监测灯靶的坐标解算结果；解算系统的变形解算模块根据基准坐标系及基坑坐标系的转换，解算获取基坑围护顶部各监测点的竖向位移及水平位移的变化量。 10.根据权利要求6所述的基于视觉测量的基坑围护顶部变形监测方法，其特征是：根据基坑范围及设置的监测灯靶，调整测试相机组数量以覆盖完整监测拍摄范围，根据测试相机组数量调整基准灯靶；对多组测试相机组的监测系统，部分监测灯靶采用双发光面作为公共监测点供不同组测试相机组采集成像；测试相机组之间基于公共监测点进行联合组网平差，提高监测结果精度。
所属类别：	发明专利