一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质转让专利
申请号 : CN202210158851.3
文献号 : CN114608525B
文献日 : 2023-03-14
发明人 : 李清泉 , 涂伟 , 周宝定 , 汪驰升 , 朱家松 , 张德津
申请人 : 深圳大学
摘要 :
本发明涉及土木工程技术领域，具体是涉及一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质。本发明通过采集待监测结构体上的目标监测点所对应的图像，通过对图像的分析，获得目标监测点的高程，再根据该高程判断待监测结构体在目标监测点处是否发生沉降。本发明从地面水准基点布置图像采集装置，沿着隧道方向布置若干图像采集装置，利用前一图像采集装置监测后一图像采集装置的相对高程变化，以实现视觉传递。本发明基于图像采集装置构成的视觉传递原理采集图像而获得各个目标监测点的高程对结构体空间大小不做较高要求，因此本发明的监测方法能够获得结构体空间内部任何位置处的沉降情况，从而实现了准确监测结构体沉降的技术效果。
权利要求 :
1.一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法，其特征在于，包括：获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，所述待监测结构体为隧道；
依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果；
所述获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，所述待监测结构体为隧道,包括：依据所述目标监测点，得到所述目标监测点中的各个目标监测靶标，各个所述目标监测靶标沿所述待监测结构体的走向方向依次设置，各个图像采集装置沿所述待监测结构体的走向方向依次设置，相邻的所述图像采集装置分别记为前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置，前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置构成视觉传递，相邻的所述目标监测靶标分别记为前一个所述目标监测靶标和后一个所述目标监测靶标，前一个所述目标监测靶标和前一个所述图像采集装置同位设置，后一个所述目标监测靶标和后一个所述图像采集装置同位设置；
通过前一个所述图像采集装置获取后一个所述目标监测靶标所对应的目标靶标图像；
所述依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度，包括：获取前一个所述图像采集装置与后一个所述目标监测靶标之间的距离，所述距离为在所述图像采集装置和所述目标监测靶标连线方向上的长度；
获取所述图像采集装置所对应的焦距；
获取后一个所述目标监测靶标在前一个所述图像采集装置所对应坐标系中的纵坐标；
将所述纵坐标除以所述焦距，得到运算结果；
将所述运算结果乘以所述距离，得到后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程dhi,i+1：计算前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程，所述基点的高程已知，所述基点位于所述待监测结构体的外部，所述基点、前一个所述图像采集装置、后一个所述目标监测靶标依次设置；
通过前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程以及所述基点的高程，得到后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据；
还包括：
计算前一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第一高程，前一个所述图像采集装置、后一个所述图像采集装置、所述参考点依次设置；
计算后一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第二高程；
计算所述第一高程和所述第二高程所对应的差值；
计算所述差值与后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据之间的绝对差；
当所述绝对差大于设定值时，依据所述差值调整后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据，得到调整之后的所述高程数据；
还包括：
调整各个相机高程之前，通过相机计算出基准点b2的高程，当基准点b2的高程不等于实际高程时，调整各个相机高程。
2.一种基于视觉传递的隧道沉降监测装置，其特征在于，所述装置包括如下组成部分：图像采集模块，用于获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，所述待监测结构体为隧道；
图像分析模块，用于依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
监测模块，用于依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果；
所述获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，所述待监测结构体为隧道,包括：依据所述目标监测点，得到所述目标监测点中的各个目标监测靶标，各个所述目标监测靶标沿所述待监测结构体的走向方向依次设置，各个图像采集装置沿所述待监测结构体的走向方向依次设置，相邻的所述图像采集装置分别记为前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置，前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置构成视觉传递，相邻的所述目标监测靶标分别记为前一个所述目标监测靶标和后一个所述目标监测靶标，前一个所述目标监测靶标和前一个所述图像采集装置同位设置，后一个所述目标监测靶标和后一个所述图像采集装置同位设置；
通过前一个所述图像采集装置获取后一个所述目标监测靶标所对应的目标靶标图像；
所述依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度，包括：获取前一个所述图像采集装置与后一个所述目标监测靶标之间的距离，所述距离为在所述图像采集装置和所述目标监测靶标连线方向上的长度；
获取所述图像采集装置所对应的焦距；
获取后一个所述目标监测靶标在前一个所述图像采集装置所对应坐标系中的纵坐标；
将所述纵坐标除以所述焦距，得到运算结果；
将所述运算结果乘以所述距离，得到后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程dhi,i+1：计算前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程，所述基点的高程已知，所述基点位于所述待监测结构体的外部，所述基点、前一个所述图像采集装置、后一个所述目标监测靶标依次设置；
通过前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程以及所述基点的高程，得到后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据；
还包括：
计算前一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第一高程，前一个所述图像采集装置、后一个所述图像采集装置、所述参考点依次设置；
计算后一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第二高程；
计算所述第一高程和所述第二高程所对应的差值；
计算所述差值与后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据之间的绝对差；
当所述绝对差大于设定值时，依据所述差值调整后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据，得到调整之后的所述高程数据；
还包括：
调整各个相机高程之前，通过相机计算出基准点b2的高程，当基准点b2的高程不等于实际高程时，调整各个相机高程。
3.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于视觉传递的隧道沉降监测程序，所述处理器执行所述基于视觉传递的隧道沉降监测程序时，实现如权利要求1所述的基于视觉传递的隧道沉降监测方法的步骤。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于视觉传递的隧道沉降监测程序，所述基于视觉传递的隧道沉降监测程序被处理器执行时，实现如权利要求1所述的基于视觉传递的隧道沉降监测方法的步骤。
说明书 :
一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程技术领域，具体是涉及一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质。
背景技术
[0002] 隧道(结构体)是高速铁路、跨海交通工程、城市轨道交通工程的重要结构物。隧道在建设期间受土压力、水压力和外部荷载的影响，其隧道结构可能发生不均匀沉降，不同隧道段高程偏离设计线形，造成基坑坍塌、隧道错台、漏水等问题，影响隧道的正常使用，严重时可能造成隧道垮塌失效。因此需要对隧道工程进行沉降观测，及时发现隧道工程的不均匀沉降，支撑隧道工程的安全建设。
[0003] 传统土木工程结构物的沉降观测一般根据水准测量规范进行，设计水准测量路线，采用水准仪、水准尺等进行逐站进行高差测量，并对前视和后视的距离进行控制，从而实现毫米级高精度水准测量。水准测量需要测量点之间保持通视，并架设水准仪和水准尺，而由于架设水准仪和水准尺对空间要求高，人工劳动强度大，作业时间长。而又由于高铁隧道、轨道交通隧道施工空间狭小，环境复杂。因此难以在空间狭小的待监测结构体内部安装水准仪和水准尺，进而难以监测空间狭小的结构体内部各个位置处的沉降情况。
[0004] 综上所述，现有技术难以监测结构体内部各个位置处的沉降情况。
[0005] 因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了本发明涉及土木工程技术领域，具体是涉及一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质，解决了现有技术难以监测结构体内部各个位置处沉降情况的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0008] 第一方面，本发明提供一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法，其中，包括：
[0009] 获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，待监测结构体为隧道；
[0010] 依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
[0011] 依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。
[0012] 在一种实现方式中，所述获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上,包括：
[0013] 依据所述目标监测点，得到所述目标监测点中的各个目标监测靶标，各个所述目标监测靶标沿所述待监测结构体的走向方向依次设置；
[0014] 通过图像采集装置获取所述目标图像中的各个目标靶标图像，各个所述目标靶标图像与各个所述目标监测靶标所对应。
[0015] 在一种实现方式中，各个所述图像采集装置沿所述待监测结构体的走向方向依次设置，相邻的所述图像采集装置分别记为前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置，前一个所述图像采集装置和后一个所述图像采集装置构成视觉传递，相邻的所述目标监测靶标分别记为前一个所述目标监测靶标和后一个所述目标监测靶标，前一个所述目标监测靶标和前一个所述图像采集装置同位设置，后一个所述目标监测靶标和后一个所述图像采集装置同位设置，所述通过图像采集装置获取所述目标图像中的各个目标靶标图像，各个所述目标靶标图像与各个所述目标监测靶标所对应，包括：
[0016] 通过前一个所述图像采集装置获取后一个所述目标监测靶标所对应的目标靶标图像。
[0017] 在一种实现方式中，所述依据所述目标图像，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度，包括：
[0018] 获取前一个所述图像采集装置与后一个所述目标监测靶标之间的距离，所述距离为在所述图像采集装置和所述目标监测靶标连线方向上的长度；
[0019] 获取所述图像采集装置所对应的焦距；
[0020] 获取后一个所述目标监测靶标在前一个所述图像采集装置所对应坐标系中的纵坐标；
[0021] 依据所述距离、所述焦距和所述纵坐标，得到后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程，所述相对高程用于反映后一个所述目标监测靶标和前一个所述图像采集装置在沉降方向上的高度差；
[0022] 依据后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程，得到所述目标监测点中的后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据。
[0023] 在一种实现方式中，所述依据所述距离、所述焦距和所述纵坐标，得到后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程，所述相对高程用于反映后一个所述目标监测靶标和前一个所述图像采集装置在沉降方向上的高度差，包括：
[0024] 将所述纵坐标除以所述焦距，得到运算结果；
[0025] 将所述运算结果乘以所述距离，得到所述相对高程。
[0026] 在一种实现方式中，所述依据后一个所述目标监测靶标与前一个所述图像采集装置之间的相对高程，得到所述目标监测点中的后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据，包括：
[0027] 计算前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程，所述基点的高程已知，所述基点位于所述待监测结构体的外部，所述基点、前一个所述图像采集装置、后一个所述目标监测靶标依次设置；
[0028] 通过前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程以及所述基点的高程，得到后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据。
[0029] 在一种实现方式中，计算前一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第一高程，前一个所述图像采集装置、后一个所述图像采集装置、所述参考点依次设置；
[0030] 计算后一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第二高程；
[0031] 计算所述第一高程和所述第二高程所对应的差值；
[0032] 计算所述差值与后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据之间的绝对差；
[0033] 当所述绝对差大于设定值时，依据所述差值调整后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据，得到调整之后的所述高程数据。
[0034] 第二方面，本发明实施例还提供一种基于视觉传递的隧道沉降监测装置，其中，所述装置包括如下组成部分：
[0035] 图像采集模块，用于获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，待监测结构体为隧道；
[0036] 图像分析模块，用于依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
[0037] 监测模块，用于依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。
[0038] 第三方面，本发明实施例还提供一种终端设备，其中，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于视觉传递的隧道沉降监测程序，所述处理器执行所述基于视觉传递的隧道沉降监测程序时，实现上述所述的基于视觉传递的隧道沉降监测方法的步骤。
[0039] 第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于视觉传递的隧道沉降监测程序，所述基于视觉传递的隧道沉降监测程序被处理器执行时，实现上述所述的基于视觉传递的隧道沉降监测方法的步骤。
[0040] 有益效果：本发明通过采集待监测结构体上的目标监测点所对应的图像，通过对图像的分析，获得目标监测点的高程，再根据该高程判断待监测结构体在目标监测点处是否发生沉降。相对于通过高度测量工具(水准仪和水准尺)直接采集高程对结构体空间大小具有较高要求而言，本发明通过采集图像而获得各个目标监测点的高程对结构体空间大小不做较高要求，因此本发明的监测方法能够获得结构体空间内部任何位置处的沉降情况，从而实现了准确监测结构体沉降的技术效果。
附图说明
[0041] 图1为本发明的整体流程图；
[0042] 图2为本发明的原理图；
[0043] 图3为本发明实施例提供的终端设备的内部结构原理框图。
具体实施方式
[0044] 以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 经研究发现，隧道(结构体)是高速铁路、跨海交通工程、城市轨道交通工程的重要结构物。隧道在建设期间受土压力、水压力和外部荷载的影响，其隧道结构可能发生不均匀沉降，不同隧道段高程偏离设计线形，造成基坑坍塌、隧道错台、漏水等问题，影响隧道的正常使用，严重时可能造成隧道垮塌失效。因此需要对隧道工程进行沉降观测，及时发现隧道工程的不均匀沉降，支撑隧道工程的安全建设。传统土木工程结构物的沉降观测一般根据水准测量规范进行，设计水准测量路线，采用水准仪、水准尺等进行逐站进行高差测量，并对前视和后视的距离进行控制，从而实现毫米级高精度水准测量。水准测量需要测量点之间保持通视，并架设水准仪和水准尺，而由于架设水准仪和水准尺对空间要求高，人工劳动强度大，作业时间长。而又由于高铁隧道、轨道交通隧道施工空间狭小，环境复杂。因此难以在空间狭小的待监测结构体内部安装水准仪和水准尺，进而难以监测空间狭小的结构体内部各个位置处的沉降情况。
[0046] 为解决上述技术问题，本发明提供了本发明涉及土木工程技术领域，具体是涉及一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质，解决了现有技术难以监测结构体内部各个位置处沉降情况的问题。具体实施时，获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上；依据所述目标图像，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。本发明的基于视觉传递的隧道沉降监测方法能够实施在待监测结构体的狭小空间范围内，以此增大了本发明的监测方法的使用范围。
[0047] 举例说明，待监测结构体为铺设在地面下的隧道，采集设置在隧道各个位置处的目标监测点的图像，目标监测点可以是一个很小的白板。通过对图像的分析获得各个目标监测点的实时高度，将实时高度与目标监测点的原有高度进行比较就能够获知隧道各个位置处是否发生沉降，以及沉降了多少。
[0048] 示例性方法
[0049] 本实施例的一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法可应用于终端设备中，所述终端设备可为具有图像拍摄功能的终端产品，比如摄像机等。在本实施例中，如图1中所示，所述基于视觉传递的隧道沉降监测方法具体包括如下步骤：
[0050] S100，获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上。
[0051] 步骤S100的具体过程为：依据所述目标监测点，得到所述目标监测点中的各个目标监测靶标，各个所述目标监测靶标沿所述待监测结构体的走向方向依次设置；通过图像采集装置获取所述目标图像中的各个目标靶标图像，各个所述目标靶标图像与各个所述目标监测靶标所对应。
[0052] 举例说明：在采集目标之前，先将测量相机(图像采集装置)分别设置在图2中的各个位置处。如图2所示，隧道(待监测结构体)的进出口位置处分别设置水准基点b1(位于隧道进口处)和b2(位于隧道出口处)。水准基点b1和b2的高程(相对水平面的高度)已知，是利用地面精密水准测量工具获得。
[0053] 在进口位置处的水准基点b1所在位置处放置一个测量相机a1，自水准基点b1向水准基点b2布置若干测量相机，分别为测量相机a2，测量相机a3，测量相机a4，...，测量相机an。相机间隔在[d1,d2]之间，通过多个相机延长视线，进行多相机视觉连续观测。其中，测量相机的数量根据隧道长度确定。如图2所示，在测量相机a2，a3，a4，...，an上分别设置测量靶标，即在测量相机a2上设置测量靶标c1,在测量相机a3上设置测量靶标c2，在测量相机an上设置测量靶标cn。其中测量靶标c1和测量相机a2同位布置，即在测量相机a2随着隧道的沉降而沉降时，测量靶标c1跟随测量相机a2的沉降而沉降，对于其它测量靶标和测量相机之间的位置关系也是如此。
[0054] 在采集图像时，前一个测量相机采集后一个测量靶标的图像，以此通过前一个测量相机对该图像进行分析计算而获得后一个测量相机相对前一个测量相机的高程。比如位于隧道外部的测量相机a1采集布置在位于隧道内部的测量相机a2上的测量靶标c1的图像，通过对图像的分析获得测量相机a2相对测量相机a1的高度。
[0055] 本实施例，利用霍夫曼变换方法，计算靶标中心在拍摄图像中位置，记靶标ci+1在相机i的世界像平面坐标系为(uci+1t,vci+1t)。测量相机拍摄的相片通常体积较大，难以通过无线网络进行传输。本发明利用FPGA在测量相机处进行靶标中心提取，将靶标中心位置坐标传输给数据处理中心，无须将靶标中心传输回数据处理中心，极大地减少了数据传输量。
[0056] S200，依据所述目标图像，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度。
[0057] 步骤S200具体包括如下的步骤：
[0058] S201，获取前一个所述图像采集装置与后一个所述目标监测靶标之间的距离，所述距离为在所述图像采集装置和所述目标监测靶标连线方向上的长度。
[0059] S202，获取所述图像采集装置所对应的焦距。
[0060] S203，获取后一个所述目标监测靶标在前一个所述图像采集装置所对应坐标系中的纵坐标。
[0061] S204，将所述纵坐标除以所述焦距，得到运算结果。
[0062] S205，将所述运算结果乘以所述距离，得到所述相对高程。
[0063] 步骤S201‑步骤S205是通过公式(1)计算出后一个测量相机ai+1(图像采集装置)相对前一个测量相机ai的高程dhi,i+1：
[0064]
[0065] vcj+1,t为第t时刻布置在测量相机ai+1上的目标监测靶标(后一个目标监测靶标)在前一个测量相机ai坐标系中的纵坐标。每个测量相机的坐标系都是统一的。f为测量相机的焦距，Di,i+1为测量相机ai到测量相机ai+1上的目标监测靶标的距离，该距离为沿着相机拍摄方向上的距离。
[0066] S206，计算前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程，所述基点的高程已知，所述基点位于所述待监测结构体的外部，所述基点、前一个所述图像采集装置、后一个所述目标监测靶标依次设置。
[0067] S207，通过前一个所述图像采集装置与基点之间的相对高程以及所述基点的高程，得到后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据。
[0068] 步骤S201‑步骤S205只是计算出相邻两个相机之间的高程差，即只是计算出轨道相邻位置处之间的相对高程差，以获知轨道各个位置处是否发生了沉降。但是并不知道各个位置处的实际高程是多少，进而无法判断出沉降之后相对原始高程沉降了多少。因此步骤S206和步骤S207引入已知基点高程，从而计算出隧道各个位置处的实际高程。
[0069] 举例说明，如图2所示，放置在基点b1上的测量相机a1通过拍摄布置在测量相机a2上的目标靶标c1的图像，通过公式(1)计算出测量相机a2相对测量相机a1的高程，由于测量相机a1的高程是已知的，因此可以计算出测量相机a2的实际高程，依次类推可以计算出各个测量相机的实际高程，即计算出各个测量相机在隧道各个位置处的实际高程。
[0070] 由于测量相机在实际使用过程中，测量相机可能会发生倾斜，因此计算出来的测量相机的实际高程并不能代表测量相机所在隧道的实际高程，所以需要对计算出来的测量相机的高程进行调整。调整高程包括如下步骤S401、S402、S403、S404、S405：
[0071] S401，计算前一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第一高程，前一个所述图像采集装置、后一个所述图像采集装置、所述参考点依次设置。
[0072] 举例说明，如图2所示，需要调整通过测量相机a2拍摄到的布置在测量相机a3上的测量靶标图像计算出测量相机a3的高程时，就在测量相机a2和测量相机a3拍摄范围内布置一个两个相机都能拍摄到的参考点(参考靶标)，参考靶标可以位于测量相机a3的后方，即测量相机a2、测量相机a3、参考靶标沿着直线依次排列。
[0073] S402，计算后一个所述图像采集装置与参考点之间的高程，记为第二高程。
[0074] S403，计算所述第一高程和所述第二高程所对应的差值。
[0075] S404，计算所述差值与后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据之间的绝对差。
[0076] S405，当所述绝对差大于设定值时，依据所述差值调整后一个所述目标监测靶标所对应的所述高程数据，得到调整之后的所述高程数据。
[0077] 举例说明步骤S402‑步骤S405的详细过程：
[0078] 分别计算参考靶标相对测量相机a3的高程、相对测量相机a2的高程，当两个相对高程不一致时，说明测量相机发生了倾斜。可以将参考靶标相对测量相机a3的高程、测量相机a2计算出来的测量相机a3相对测量相机a2的高程，这两个相对高程的平均值作为测量相机a3相对测量相机a2的实际高程。
[0079] 本实施例在实施调整各个相机高程的操作之前，通过各个测量相机计算出基点b2的高程，当基点b2不等于实际高程时，再执行调整各个相机高程的操作。
[0080] 步骤S401至S405是基于如下原理调整高程的：
[0081] (一)测量相机处高程计算。从一个地面水准基点b1出发，沿着测量视线进行高程传递，达到测量相机处ai，经过高程传递，则ai处的高程为：
[0082]
[0083] (二)高程测量闭合误差计算。理论上，从一个地面水准基点b1出发，沿着测量视线进行高程传递，达到另一个水准基点b2，经过高程传递，应等于b2的高程，则有：
[0084] hb1+∑i∈R(b1→b2)dhi,i+1＝hb2 (3)
[0085] 由于视线的干扰，测量相机获取的相对高程存在误差。公式(2)并不严格满足，计算高程闭合误差为：
[0086] Δh＝hb1+∑i∈Rdhi,i+1‑hb2 (4)
[0087] (三)沉降观测结果改正。由于高程闭合误差不为0，需要对其进行进一步修正。利用前后三个测量相机ai‑1,ai,ai+1拍摄的影像，利用计算机图像处理如SIFT、HOG算子等识别图像特征，提取共同观测的目标k。利用共同观测目标k，构建局部区域的测量相机沉降检核方程,如下：
[0088] dhi‑1,k＝dhi,i‑1+dhi,i+1+dhi+1,k (5)
[0089] dhi,k＝dhi,i+1+dhi+1,k (6)
[0090] 取多个共同观测目标，构建多个上述沉降观测检校方程(5)和(6)，联立方程(4)，构建方程组，采用最小二乘法进行求解，实时计算两个测量相机之间的高差dhi,i+1[0091] S300，依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。
[0092] 当计算出来的各个测量相机的高程偏于测量相机原有的高程时，则说明隧道在测量相机的位置处发生了沉降。
[0093] 综上，本发明通过采集待监测结构体上的目标监测点所对应的图像，通过对图像的分析，获得目标监测点的高程，再根据该高程判断待监测结构体在目标监测点处是否发生沉降。相对于通过高度测量工具(水准仪和水准尺)直接采集高程对结构体空间大小具有较高要求而言，本发明通过采集图像而获得各个目标监测点的高程对结构体空间大小不做较高要求，因此本发明的监测方法能够获得结构体空间内部任何位置处的沉降情况，从而实现了准确监测结构体沉降的技术效果。
[0094] 另外，本发明利用多个相机同步测量高程变化，通过视觉传递进行长距离隧道沉降精密测量。将地面高等级水准基准延伸至地下隧道，利用多个相机构建地下隧道沉降实时测量网络，并联测其他地面高等级水准基点，实现地面高等级高程基准在地下的视觉传递，获得绝对的高程沉降观测值。本发明利用计算机视觉提取多相机视场内的公共目标，进行高程沉降误差改正，实现高精度的隧道沉降在线测量。
[0095] 示例性装置
[0096] 本实施例还提供一种基于视觉传递的隧道沉降监测装置，所述装置包括如下组成部分：
[0097] 图像采集模块，用于获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，待监测结构体为隧道；
[0098] 图像分析模块，用于依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
[0099] 监测模块，用于依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。
[0100] 基于上述实施例，本发明还提供了一种终端设备，其原理框图可以如图3所示。该终端设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该终端设备的处理器用于提供计算和控制能力。该终端设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法。该终端设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该终端设备的温度传感器是预先在终端设备内部设置，用于检测内部设备的运行温度。
[0101] 本领域技术人员可以理解，图3中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端设备的限定，具体的终端设备以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0102] 在一个实施例中，提供了一种终端设备，终端设备包括存储器、处理器及存储在存储器中并可在处理器上运行的基于视觉传递的隧道沉降监测程序，处理器执行基于视觉传递的隧道沉降监测程序时，实现如下操作指令：
[0103] 获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上，待监测结构体为隧道；
[0104] 依据所述目标图像，通过视觉传递，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；
[0105] 依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。
[0106] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
[0107] 综上，本发明公开了一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质，所述方法包括：获取目标监测点所对应的目标图像，所述目标监测点位于待监测结构体上；依据所述目标图像，得到所述目标监测点所对应的高程数据，所述高程数据用于反映所述目标监测点在沉降方向上的高度；依据所述高程数据，得到所述待监测结构体的沉降监测结果。本发明通过采集图像而获得各个目标监测点的高程对结构体空间大小不做较高要求，因此本发明的监测方法能够获得结构体空间内部任何位置处的沉降情况，从而实现了准确监测结构体沉降的技术效果。
[0108] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。