图像拼接技术在隧道围岩变形非接触测量中的应用

摘要

本发明图像拼接技术在隧道围岩变形非接触测量中的应用，尤其适用于隧道大尺寸断面围岩变形的非接触测量，其方法是在大尺寸监测断面布设待测点和图像拼接标志点，并在其前方放置便携式精密三维控制场，利用普通数码相机进行交向摄影，拍摄不同期囊括待测点，图像拼接标志点和控制场的监测断面重叠子图像组，对图像进行畸变校正和高精度拼接，获取监测断面全景图；并利用亚像素定位技术提取全景图中待测点和控制点的像点坐标，采用直接线性变换法对待测点的空间三维坐标进行解析，计算出同期待测点间的测线长度和不同期待测点间测线长度的变化，进而得到围岩的位移信息，实现隧道大尺寸断面围岩变形非接触性测量的精准结果。

主权项

基于图像拼接技术的隧道围岩变形非接触测量方法，其特征在于：包括监测断面全景图的获取及图像信息的处置，实现隧道大尺寸断面围岩变形的非接触的测量；步骤1在隧道围岩地段设定的监测断面(12)上，均布有第1到第6待测点(1～6)与图像拼接标志点(7、8)；将精密三维控制场(9、10)摆放在监测断面(12)前方，靠近监测断面的位置；将数码相机(11)固定摆放在监测断面(12)和精密三维控制场(9、10)的前方，以确定能够清晰地观察到监测断面(12)的第1到第3待测点(1～3)、图像拼接标志点(7、8)和精密三维控制场(9、10)的第一部分局部标识球(13)，第一部分局部标识球(13)属于精密三维控制场(9)；将数码相机(11)自动定焦后锁定焦距，进行拍摄；步骤2水平转动数码相机(11)，使数码相机(11)的光轴平行地面，拍摄囊括监测断面(12)的第4到第6待测点(4～6)、图像拼接标志点(7、8)和精密三维控制场(9、10)的第二部分局部标识球(13)，第二部分局部标识球(13)属于精密三维控制场(10)的重叠子画面；随时调整数码相机(11)的位置，获取多组不同方位的重叠子画面组；步骤3将精密三维控制场(9、10)的第一和第二部分局部标识球(13)作为控制点，对重叠的子画面进行畸变校正，再依据图像拼接标志点(7、8)，对校正的重叠的子画面进行图像拼接，从而得到不同方位监测断面(12)的全景图；步骤4通过图像分割和目标提取的方法，对全景图组中的控制点和待测点进行提取，并进行亚像素定位，获得各全景图中控制点和所有第1到第6待测点(1～6)的平面坐标，利用直接线性变换法解算出第1到第6待测点(1～6)的空间三维坐标，得出同期观测待测点间的测线长度和不同观测待测点间测线长度的变化，此变化量及围岩的位移数据，从而实现隧道大尺寸断面围岩变形的非接触测量的精准结果。