基于無(wú)人機(jī)航攝的邊坡表面位移檢測(cè)及安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究.pdf

1、基于無(wú)人機(jī)航攝的邊坡基于無(wú)人機(jī)航攝的邊坡表面表面位移位移檢測(cè)檢測(cè)及安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究及安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究DevelopmentofSlopDisplacementDetectionSafetyEvaluationSystemBasedonUAVPhotography學(xué)科專業(yè)：水利工程研究生：孫鈺杰指導(dǎo)教師：張社榮教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一六年十一月I摘要邊坡工程是一項(xiàng)常見(jiàn)但危險(xiǎn)性極高的工程項(xiàng)目，其安全狀況事關(guān)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)安全。邊

2、坡表面位移是表征邊坡變化的最顯著的參數(shù)，最能體現(xiàn)邊坡的變化狀況和發(fā)展趨勢(shì)。目前，在邊坡檢測(cè)領(lǐng)域傳統(tǒng)的手段有大地測(cè)量法、GPS法、三維激光掃描法等，但這些方法在不同程度上存在著專業(yè)化程度高、成本高、內(nèi)外業(yè)工作量大等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，采用無(wú)人機(jī)航攝的方法獲取邊坡區(qū)域的數(shù)字圖像并使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的方法已能夠滿足邊坡表面位移和變形的測(cè)量需求。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，此方法具有成本低、安全性高、無(wú)接觸、迅速

3、等優(yōu)點(diǎn)。基于以上的論述，本文采用VisualC編程語(yǔ)言，借助OpenCV、VTK等開(kāi)源庫(kù)設(shè)計(jì)了基于無(wú)人機(jī)航攝的邊坡表面位移檢測(cè)及安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，研究?jī)?nèi)容主要涉及以下幾個(gè)方面：（1）特征點(diǎn)識(shí)別與匹配：利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)邊坡圖像進(jìn)行分析處理，分析各類(lèi)圖像識(shí)別算法的優(yōu)勢(shì)與差異，選取合適的圖像識(shí)別算法對(duì)航攝圖像進(jìn)行識(shí)別與匹配，并剔除匹配誤差，最終獲得不同圖像中的同名點(diǎn)，以便后續(xù)進(jìn)行同名點(diǎn)的三維坐標(biāo)解算。（2）邊坡表面模型重建：獲取航攝相片的內(nèi)外

4、方位元素，根據(jù)邊坡區(qū)域數(shù)字圖像的處理結(jié)果，結(jié)合攝影測(cè)量及SFM的基本原理，進(jìn)行特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)解算，從而獲取邊坡點(diǎn)云數(shù)據(jù)；再根據(jù)表面模型的重建算法，對(duì)離散的點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格劃分，生成邊坡的表面模型。（3）位移計(jì)算方法研究：根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)兩種計(jì)算邊坡位移的方法。第一種是基于檢測(cè)點(diǎn)的位移計(jì)算方式，即檢測(cè)識(shí)別出邊坡上預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)比兩次檢測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)得出其位移，非檢測(cè)點(diǎn)的位移可通過(guò)插值獲?。坏诙N是基于表面模型的位移計(jì)算方式，