(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 202210730788.6 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 申请人 哈尔滨工业大 学重庆研究院 　 中铁十七局集团有限公司 (72)发明人 凌贤长　丛晟亦　李博宇　唐亮　 陈宏伟　毛小刚　张熙阳　李新宇　 程志和　张钟远　 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 李智慧 (51)Int.Cl. G01B 11/16(2006.01)G06T 5/00(2006.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) (54)发明名称 利用双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡 三维变形的方法 (57)摘要 本发明公开了一种利用双目立体视觉技术 测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 所述方法包 括如下步骤： 步骤一、 构建双目立体视觉系统并 标定； 步骤二、 图像采集与图像处理； 步骤三、 标 志点的识别和定位。 本发明属于间接测量和非接 触测量， 可以确定测点的三维空间数据， 并通过 长时间连续监测得到测点的水平 位移、 垂直位移 和三维空间位移， 能够很好的用于降雨诱发滑坡 体变形过程的定量化研究。 该测量方法成本低 廉， 简单方便， 精度高， 时间快， 可以连续测量， 适 用于条件 恶劣的作业环境。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 115112035 A 2022.09.27 CN 115112035 A 1.一种利用双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述方 法包括如下步骤： 步骤一、 构建双目立体视 觉系统并标定 步骤一一、 构建由左CCD摄像机和右CCD摄像机组成的双目立体视觉系统对测量滑坡区 域进行信息采集； 步骤一二、 对双目立体视 觉系统进行 标定， 得到双目立体视 觉系统的标定参数； 步骤二、 图像采集与图像处 理 步骤二一、 在被测点处进行标志布设， 标志点采用同心圆形， 通过同心圆提供多 几何约 束进行圆心定位； 步骤二二、 对标志点布设区域进行图像采集和图像处 理， 得到清晰的标志图像； 步骤三、 标志点的识别和定位 步骤三一、 对清晰的标志图像进行 滤波、 去噪和二 值化， 得到圆形 标识点目标参数； 步骤三二、 对单个圆形标志点采用周长、 面积和椭圆度三个形状准则进行约束， 去除干 扰因素， 进 行椭圆拟合， 得到单个圆形标志点的圆心精确坐标， 最后通过聚类得到圆心像素 坐标代表值； 步骤三三、 对各标志点进行双目重建， 得到不同时间段各标志点于世界坐标系的三维 坐标， 通过数据融合， 定量 获得滑坡测点在一段时间内的水平位移、 垂 直位移和三 维空间位 移， 实现降雨 诱发滑坡三维变形的测量， 进 而预测滑坡变形发展趋势。 2.根据权利要求1所述的利用 双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述步骤一二中， 标定方法采用张正友的棋盘格标定法， 分别对左CCD 摄像机和 右CCD摄像机标定， 求取摄像机内参数矩阵、 畸变变量以及两台CCD摄像机相 对于标定物的 旋转矩阵和平移向量畸变变量； 根据两台CCD摄像机之间的位置 关系， 通过计算得到旋转矩 阵和平移矩阵； 通过立体校正把 实际中非共面行对准的两幅图像， 校正成共面行对准， 将实 际的双目系统校正 为理想的双目系统。 3.根据权利要求1所述的利用 双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述步骤一二中， 标定参数包括左CCD 摄像机坐标系和右CCD摄像机坐标系的内 参数和外参数、 旋转矩阵和平 移向量。 4.根据权利要求1所述的利用 双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述步骤二一中， 标志点由反光板和反光膜组成， 选择与环境对比度高的回光 反射材料制作而成。 5.根据权利要求1所述的利用 双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述步骤二二中， 对采集到的原始图像进行去雨痕处理和去雨雾处理， 得到清 晰的标志图像。 6.根据权利要求1所述的利用 双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡三维变形的方法， 其特征在于所述三三中， 通过Canny算法进行边缘点粗定位， 使用Zernike矩算法进行边缘 的亚像素定位， 以提高定位精度； 通过最小二乘法拟合椭圆方程得到各同心圆圆心 坐标； 最 后通过中心聚类算法， 获得圆心像素坐标的代表值， 即可得到标志点在世界坐标系内的三 维坐标。 7.一种实现权利要求1 ‑6任一项所述方法的利用双目立体视觉技术测量降雨诱发滑坡权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115112035 A 2三维变形的系统， 其特征在于所述系统包括标志 点、 标志点支架、 光源、 左CCD摄像机、 右CCD 摄像机和计算机， 其中： 所述标志点由反光板和反光膜组成； 所述标志点支 架采用钢结构， 根据现场情况在测点处进行架设， 用以支撑标志点； 所述左CCD摄像机、 右CCD摄像机均与计算机相连， 用以对标志点区域进行摄像， 并将图 像传递给计算机供其处 理； 所述计算机包括图像处 理模块、 标志图像识别模块、 双目重建模块和数据融合模块； 所述图像处理模块由图像去雨雾处理模块和图像去雨痕处理模块组成， 通过图像去雨 雾处理模块和图像去雨痕处理模块对雨环境下采集到的图像进行去雨雾和去雨痕处理， 使 其清晰； 所述标志图像识别模块与图像处理模块相连， 对图像处理模块处理完成后的图像进行 标志点识别， 得到标志点圆心像素坐标信息； 所述双目重建项模块基于双目立体视觉原 理， 根据标志点 圆心像素坐标通过计算获得 测点的三维坐标； 所述数据融合模块与双目重建模块相连， 得到测点的水平位移、 垂直位移和三维空间 位移， 并将其以图表的形式显示给测量员。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115112035 A 3