本發(fā)明屬于排土場位移監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置與方法。

背景技術(shù)：

排土場邊坡的穩(wěn)定性問題關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，因此對排土場邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動和蠕動，對于有效防治滑坡，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。對于排土場邊坡的變形監(jiān)測，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法有：工程測量、GPS定點(diǎn)監(jiān)測、InSAR技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)等。這些方法中，只有GPS定點(diǎn)監(jiān)測可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動態(tài)、在線監(jiān)測，其他監(jiān)測方法都不具有實(shí)時(shí)性；工程測量和GPS定點(diǎn)監(jiān)測屬于點(diǎn)式監(jiān)測手段，難以獲取空間場的信息，若布置大量GPS點(diǎn)成本會非常高；地面三維激光掃描技術(shù)受測量距離的限制，機(jī)載三維激光掃描設(shè)備昂貴，作業(yè)方式復(fù)雜。中國專利CNIOZ005104A公布了“滑坡體位移和姿態(tài)遠(yuǎn)距離快速監(jiān)測報(bào)警裝置及方法”，實(shí)現(xiàn)了在地震和滑坡災(zāi)害應(yīng)急救援中，對潛在的滑坡體進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動監(jiān)測，一旦滑坡體位置和姿態(tài)變化達(dá)到或超過預(yù)先設(shè)置的安全界線，就進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒現(xiàn)場工作人員注意，采取安全措施或者離開危險(xiǎn)區(qū)域。但該裝置存在以下問題：1)影像獲取和數(shù)據(jù)處理裝置都在野外臨時(shí)露天安置，工作人員也不能遠(yuǎn)離設(shè)備，因此無法長期連續(xù)作業(yè)；2)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給指揮中心的是滑坡的位移文本數(shù)據(jù)，直觀性不強(qiáng)；3)采用的“基于圖像局部組合特征向量集”算法進(jìn)行影像匹配，該匹配算法也存在匹配誤差，進(jìn)而引起“假”滑坡和誤報(bào)警；4)影像匹配同名點(diǎn)的密度和分布受目標(biāo)影像紋理特征的限制，因此，基于這種同名點(diǎn)進(jìn)行滑動區(qū)域圈定，精度不穩(wěn)定，不能滿足精確圈定滑動區(qū)域的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置與方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，包括數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊、遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)、語音報(bào)警裝置、太陽能電池板和蓄電池，數(shù)碼相機(jī)通過USB線與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊觸點(diǎn)絲扣連接，數(shù)碼相機(jī)與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊具有相同的數(shù)據(jù)接口和兼容協(xié)議，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊與遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)和有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)連接，太陽能電池板與數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊、蓄電池相連，蓄電池與數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊相連，數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊安置在排土場監(jiān)測現(xiàn)場。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置，其特征在于：所述遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)與語音報(bào)警裝置通過無線或有線連接。

所述影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊用于控制數(shù)碼相機(jī)的快門自動獲取監(jiān)測區(qū)域影像；同時(shí)設(shè)置數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間間隔。

所述遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中包括影像接收模塊、位移監(jiān)測及滑動報(bào)警模塊；

影像接收模塊通過有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)接收影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊傳輸?shù)挠跋駭?shù)據(jù)；

位移監(jiān)測及滑動報(bào)警模塊提取拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像的特征點(diǎn)并匹配特征點(diǎn)，得到同名點(diǎn)，剔除同名點(diǎn)中的粗差點(diǎn)后得到監(jiān)測區(qū)域的正確同名點(diǎn)，利用拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像計(jì)算排土場滑動區(qū)域的位移矢量，得到豎直平面內(nèi)的位移矢量場，利用豎直平面內(nèi)的位移矢量和測量的監(jiān)測區(qū)域排土場傾角，計(jì)算排土場空間位移矢量場；同時(shí)利用滑動區(qū)域圈定方法，檢驗(yàn)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置灰度差，滑動區(qū)域構(gòu)成灰度差高值點(diǎn)區(qū)域，用高值點(diǎn)構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，三角網(wǎng)的邊界為要圈定滑動區(qū)域邊界。

采用所述的基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，包括如下步驟：

步驟1、確定數(shù)碼相機(jī)的焦距、面陣大小和排土場監(jiān)測區(qū)域，計(jì)算數(shù)碼相機(jī)到排土場的攝影距離：D＝(f×H)/h，其中f為數(shù)碼相機(jī)焦距，H為攝影高度范圍，h為數(shù)碼相機(jī)CCD元件高度，測定排土場監(jiān)測區(qū)域的高度、寬度，確定排土場監(jiān)測區(qū)域，進(jìn)而確定數(shù)碼相機(jī)安置的空間位置；

步驟2、選擇數(shù)碼相機(jī)的定焦鏡頭，設(shè)置數(shù)碼相機(jī)景深、光圈、快門速度、感光度ISO、手動拍攝模式，利用影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊設(shè)置數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間間隔，在遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中設(shè)置位移安全閾值；

步驟3、數(shù)碼相機(jī)與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊之間互相通信，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊控制數(shù)碼相機(jī)的快門，在完全無人值守的情況下，自動獲取監(jiān)測區(qū)域的影像；

步驟4、在影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊設(shè)置IP地址、端口、用戶名和密碼，在遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中設(shè)置靜態(tài)IP地址和客戶端設(shè)備端口，并利用3G/4G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)，將影像傳送給遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的傳輸；

步驟5、利用遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)獲取的影像對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行位移監(jiān)測，包括位移監(jiān)測和滑動區(qū)域圈定；

所述位移監(jiān)測按如下步驟進(jìn)行：

(1)利用SIFT算法提取相鄰時(shí)刻影像的特征點(diǎn)，并匹配特征點(diǎn)，得到同名點(diǎn)；

(2)利用鄰域相關(guān)性粗差剔除算法剔除錯(cuò)誤匹配同名點(diǎn)，得到監(jiān)測區(qū)域的正確匹配同名點(diǎn)，所述鄰域相關(guān)性粗差剔除算法用來剔除錯(cuò)誤匹配同名點(diǎn)；

(3)利用二維場位移矢量獲取算法計(jì)算正確匹配同名點(diǎn)的位移矢量，若所有位移矢量不為零，且小于5個(gè)像元，則是由監(jiān)測設(shè)備震動引起的影像位移，而不是監(jiān)測目標(biāo)滑移，否則，利用在步驟3獲取的影像中標(biāo)定滑坡體豎直平面內(nèi)的位移矢量場，并通過計(jì)算將豎直平面內(nèi)的位移矢量場轉(zhuǎn)換為空間位移矢量場，所述二維場位移矢量獲取算法利用拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)相減，后一拍攝時(shí)刻位置坐標(biāo)減去前一拍攝時(shí)刻位置坐標(biāo)，獲得豎直平面內(nèi)的位移矢量，兩幅影像中所有同名點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的位移矢量構(gòu)成位移矢量場；

(4)利用空間位移矢量場與相鄰影像的曝光時(shí)間間隔計(jì)算位移速度矢量，若位移速度矢量超過位移安全閾值，則進(jìn)行計(jì)算機(jī)屏幕報(bào)警、語音報(bào)警裝置報(bào)警、無線通信設(shè)備報(bào)警，工作人員啟動應(yīng)急預(yù)案；

(5)關(guān)閉報(bào)警；

所述滑動區(qū)域圈定方法是：利用相鄰影像對應(yīng)坐標(biāo)像素灰度值跳躍檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑱z驗(yàn)相鄰影像同一位置灰度差的高值點(diǎn)區(qū)域，用高值點(diǎn)構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，三角網(wǎng)的邊界為要圈定滑動區(qū)域邊界；所述相鄰影像對應(yīng)坐標(biāo)像素灰度值跳躍檢驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ㄟ^檢驗(yàn)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差，圈定滑動區(qū)域邊界：當(dāng)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上均勻分布時(shí)，逐個(gè)像元移動最新獲取的影像，與上一幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度求差，獲取灰度高值點(diǎn)最少的位置點(diǎn)，該位置點(diǎn)為拐點(diǎn)，進(jìn)一步移動影像，則高值點(diǎn)增加，在拐點(diǎn)兩側(cè)用二分法減小步長至步長為1/10像元時(shí)，高值點(diǎn)對應(yīng)灰度值接近于零即＜1；當(dāng)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上不均勻分布且拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差存在非零值時(shí)，這些高值點(diǎn)所在區(qū)域?yàn)榛瑒訁^(qū)域，將滑動區(qū)域定義為灰度差高值點(diǎn)區(qū)域，利用灰度差的高值點(diǎn)群構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，Delaunay三角網(wǎng)的邊界為要圈定的滑動區(qū)域邊界，依據(jù)拉以達(dá)準(zhǔn)則，若Delaunay三角網(wǎng)網(wǎng)邊長偏差小于3倍中誤差，則Delaunay三角網(wǎng)斷開，從而將灰度差高值點(diǎn)區(qū)域劃分為若干個(gè)滑動區(qū)域。

所述拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上均勻分布的判定采用如下方法，首先按相等區(qū)域大小將影像均勻劃分為25～49個(gè)區(qū)域，采用拉依達(dá)準(zhǔn)則計(jì)算不同區(qū)域包含高值點(diǎn)數(shù)目，若該數(shù)目的偏差小于3倍中誤差，則是均勻分布，否則為不均勻分布。

所述鄰域相關(guān)性粗差剔除算法具體步驟如下：

首先，在鄰域范圍內(nèi)求解滑動點(diǎn)與相鄰點(diǎn)間位移矢量的相關(guān)系數(shù)；

其次，給定相關(guān)系數(shù)的閾值，根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果，正確匹配的相關(guān)系數(shù)范圍為0.75～1，若相關(guān)系數(shù)大于閾值，則滑動點(diǎn)是正確同名點(diǎn)，若相關(guān)系數(shù)小于閾值，則認(rèn)為滑動點(diǎn)是錯(cuò)配同名點(diǎn)，予以刪除。

所述二維場位移矢量獲取算法具體步驟如下：

首先，若排土場監(jiān)測區(qū)域發(fā)生滑動，則拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像中同名點(diǎn)的位置發(fā)生移動，后一拍攝時(shí)刻同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)與前一拍攝時(shí)刻同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)相減，獲得滑動點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的位移矢量；

其次，通過多幅拍攝時(shí)刻相鄰的影像獲得的多個(gè)位移矢量相連接，獲得滑動點(diǎn)位移矢量像平面內(nèi)的位移軌跡。

所述獲得排土場空間位移矢量場具體步驟如下：

首先，測量并計(jì)算監(jiān)測區(qū)域排土場的傾角θ；

其次，將通過二維場位移矢量獲取算法獲得的以像素為單位的豎直平面內(nèi)的位移矢量δ轉(zhuǎn)化為空間位移量S＝(δ×D×cosθ)/f，構(gòu)建排土場空間位移矢量場。

有益效果：

基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置在無人值守的情況下，可以長期連續(xù)作業(yè)。該監(jiān)測方法可以準(zhǔn)確判定監(jiān)測區(qū)域是否出現(xiàn)位移，若出現(xiàn)位移，通過計(jì)算機(jī)屏幕報(bào)警、語音報(bào)警裝置報(bào)警、無線通信設(shè)備報(bào)警，有效避免“假”滑坡和誤報(bào)警，并對滑動區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確圈定，精度穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)傳輸示意圖，其中1是數(shù)碼相機(jī)，2是影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊，3是3G/4G網(wǎng)絡(luò)，4是有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)，5是語音報(bào)警裝置，6是遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)主機(jī)，7是遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)顯示器；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的數(shù)碼相機(jī)安置位置計(jì)算解析圖；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測方法流程圖；

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的SIFT算法匹配結(jié)果示意圖；

圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的鄰域相關(guān)性粗差剔除算法剔除粗差后示意圖；

圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例的利用二維場位移矢量獲取算法得到位移矢量標(biāo)定示意圖；

圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例的利用相鄰影像對應(yīng)坐標(biāo)像素灰度值跳躍檢驗(yàn)?zāi)Ｐ腿Χɑ瑒訁^(qū)域示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。如圖1所示，基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括數(shù)碼相機(jī)1、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2、遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)、語音報(bào)警裝置5、太陽能電池板和蓄電池，數(shù)碼相機(jī)1采用定焦數(shù)碼相機(jī)cannon 40D，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2采用SmartEye系統(tǒng)，遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)采用lenonvo啟天M4350，語音報(bào)警裝置采用lenonvo c3530，太陽能電池板和蓄電池采用BULEKEM 300瓦太陽能電池板和蓄電池。數(shù)碼相機(jī)1通過USB線與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2觸點(diǎn)絲扣連接。數(shù)碼相機(jī)1與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2具有相同的數(shù)據(jù)接口和兼容協(xié)議。影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2與遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)3、有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)4連接。遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)與語音報(bào)警裝置5通過無線或有線連接。遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)包括遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)主機(jī)6和遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)顯示器7，遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)主機(jī)6與遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)顯示器7相連。太陽能電池板與數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊、蓄電池相連，蓄電池與數(shù)碼相機(jī)、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊相連，如圖2所示。數(shù)碼相機(jī)1、影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊2安置在排土場監(jiān)測現(xiàn)場。

影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊用于控制數(shù)碼相機(jī)的快門，在無人值守的情況下，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊自動獲取監(jiān)測區(qū)域影像；同時(shí)設(shè)置數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間間隔，滿足監(jiān)測區(qū)域不同位移程度和速度條件下的監(jiān)測要求和傳輸量的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。如果監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)位移，當(dāng)位移速度快時(shí)，將數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間設(shè)置的短些，傳輸量大，傳輸?shù)馁M(fèi)用高；當(dāng)位移速度慢時(shí)，將數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間設(shè)置的長些，傳輸量小，傳輸?shù)馁M(fèi)用低。

遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中包括影像接收模塊、位移監(jiān)測及滑動報(bào)警模塊，影像接收模塊和位移監(jiān)測及滑動報(bào)警模塊之間數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式都是兼容的。

影像接收模塊通過有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)接收影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊傳輸?shù)挠跋駭?shù)據(jù)。

位移監(jiān)測及滑動報(bào)警模塊提取拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像的特征點(diǎn)并匹配特征點(diǎn)，得到同名點(diǎn)，剔除同名點(diǎn)中的粗差點(diǎn)后得到監(jiān)測區(qū)域的正確同名點(diǎn)，利用拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像計(jì)算排土場滑動區(qū)域的位移矢量，得到豎直平面內(nèi)的位移矢量場，利用豎直平面內(nèi)的位移矢量和測量的監(jiān)測區(qū)域排土場傾角，計(jì)算排土場的空間位移矢量場；同時(shí)檢驗(yàn)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置灰度差，滑動區(qū)域構(gòu)成灰度差高值點(diǎn)區(qū)域，用高值點(diǎn)構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，三角網(wǎng)的邊界為要圈定滑動區(qū)域邊界。

基于監(jiān)控影像的排土場位移遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，包括如下步驟，如圖4所示：

步驟1、確定數(shù)碼相機(jī)的焦距、面陣大小和排土場監(jiān)測區(qū)域，計(jì)算數(shù)碼相機(jī)到排土場的攝影距離：D＝(f×H)/h，其中f為數(shù)碼相機(jī)焦距，取85毫米，H為攝影高度范圍，取為60米，h為數(shù)碼相機(jī)CCD元件高度，取為14.8毫米，測定排土場監(jiān)測區(qū)域的高度、寬度，確定排土場監(jiān)測區(qū)域，進(jìn)而確定數(shù)碼相機(jī)安置的空間位置D＝344.6米，如圖3所示；

步驟2、選擇數(shù)碼相機(jī)的定焦鏡頭，設(shè)置數(shù)碼相機(jī)景深、光圈、快門速度、感光度ISO、手動拍攝模式，利用影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊設(shè)置數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)間間隔為100秒，監(jiān)測圖像的像素分辨率為3888×2592，在遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中設(shè)置位移安全閾值；

目前聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)上傳速度大約0.6～1M/秒，4G網(wǎng)絡(luò)上傳速度大約2M/秒。該礦區(qū)尚未被4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使用3G網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)測試傳輸一幅影像耗時(shí)約為10～21秒鐘，影像是壓縮格式(JPG)，數(shù)據(jù)量與紋理有關(guān)，約3.0～9.0M之間。另一方面，遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)基本配置為CPU2.40GHz、內(nèi)存2.00G，影像數(shù)據(jù)處理同樣受影像紋理豐富程度的影響，經(jīng)測試，處理時(shí)間大約43～66秒。影像傳輸和處理時(shí)間總計(jì)約為53～87秒，所以設(shè)置最短曝光時(shí)間間隔為100秒，排土場不同天氣和移動狀態(tài)調(diào)整曝光時(shí)間間隔。

步驟3、數(shù)碼相機(jī)與影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊之間互相通信，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊控制數(shù)碼相機(jī)的快門，在完全無人值守的情況下，影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊自動獲取監(jiān)測區(qū)域的影像；

步驟4、在影像數(shù)據(jù)無線傳輸模塊中設(shè)置IP地址、端口、用戶名和密碼，在遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)中設(shè)置靜態(tài)IP地址和客戶端設(shè)備端口，并利用3G/4G網(wǎng)絡(luò)和有線寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)，將影像傳送給遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的傳輸；

步驟5、利用計(jì)算機(jī)獲取的影像對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行位移監(jiān)測，包括位移監(jiān)測和滑動區(qū)域圈定；

所述位移監(jiān)測按如下步驟進(jìn)行：

(1)利用SIFT算法提取相鄰時(shí)刻影像的特征點(diǎn)，并匹配特征點(diǎn)，得到同名點(diǎn)，如圖5所示；

(2)利用鄰域相關(guān)性粗差剔除算法剔除錯(cuò)誤匹配同名點(diǎn)，得到監(jiān)測區(qū)域的正確匹配同名點(diǎn)。由于SIFT算法可能出現(xiàn)錯(cuò)誤匹配，導(dǎo)致“假”位移現(xiàn)象，這就需要將錯(cuò)誤匹配同名點(diǎn)刪除。傳統(tǒng)的粗差剔除算法難以分辨同名點(diǎn)位移的原因，可能會把局部位移、滑坡引起的同名點(diǎn)位移當(dāng)成錯(cuò)誤匹配，造成誤剔除。

所述鄰域相關(guān)性粗差剔除算法利用滑坡具有區(qū)域性和相鄰滑坡點(diǎn)在位移方向和位移量上具有相關(guān)性的特點(diǎn)剔除錯(cuò)誤匹配同名點(diǎn)，不會將局部位移、滑坡點(diǎn)當(dāng)成粗差點(diǎn)剔除。具體步驟如下：

首先，在鄰域范圍內(nèi)求解滑動點(diǎn)與相鄰點(diǎn)間位移矢量的相關(guān)系數(shù)；

其次，給定相關(guān)系數(shù)的閾值0.8，根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果，正確匹配的相關(guān)系數(shù)范圍為0.75～1，若相關(guān)系數(shù)大于閾值，則認(rèn)為滑動點(diǎn)是正確同名點(diǎn)，若相關(guān)系數(shù)小于閾值，則認(rèn)為滑動點(diǎn)是錯(cuò)配同名點(diǎn)，予以刪除，如圖6所示。

(3)利用二維場位移矢量獲取算法計(jì)算正確匹配同名點(diǎn)的位移矢量，若所有位移矢量不為零，且小于5個(gè)像元，則是由監(jiān)測設(shè)備震動引起的影像位移，而不是監(jiān)測目標(biāo)滑移，否則，利用在步驟3獲取的影像中標(biāo)定滑坡體豎直平面內(nèi)的位移矢量場，并通過計(jì)算將豎直平面內(nèi)的位移矢量場轉(zhuǎn)換為空間位移矢量場，所述二維場位移矢量獲取算法利用拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)相減，后一拍攝時(shí)刻位置坐標(biāo)減去前一拍攝時(shí)刻位置坐標(biāo)，獲得豎直平面內(nèi)的位移矢量，兩幅影像中所有同名點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的位移矢量構(gòu)成位移矢量場；

獲得排土場空間位移矢量場具體步驟如下：

首先，若排土場監(jiān)測區(qū)域發(fā)生滑動，則拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像中同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)發(fā)生移動，后一拍攝時(shí)刻同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)與前一拍攝時(shí)刻同名點(diǎn)的位置坐標(biāo)相減，獲得滑動點(diǎn)的豎直平面內(nèi)的位移矢量并在圖像上標(biāo)志出來；

其次，通過多幅拍攝時(shí)刻相鄰的影像獲得的多個(gè)位移矢量相連接，獲得滑動點(diǎn)位移矢量像平面內(nèi)的位移軌跡。通過兩幅拍攝時(shí)刻相鄰的影像獲得的位移矢量，如圖7所示；

再次，測量出監(jiān)測區(qū)域排土場的傾角θ＝55.8°；

最后，將以像素為單位的像平面位移矢量轉(zhuǎn)化為空間位移量S＝(δ×D×cosθ)/f，構(gòu)建排土場空間位移矢量場。

(4)利用空間位移矢量場與相鄰影像的曝光時(shí)間間隔計(jì)算位移速度矢量，若位移速度矢量超過安全閾值，則進(jìn)行計(jì)算機(jī)屏幕報(bào)警、語音報(bào)警裝置報(bào)警、無線通信設(shè)備報(bào)警，工作人員啟動應(yīng)急預(yù)案。

(5)關(guān)閉報(bào)警。

所述滑動區(qū)域圈定方法是：利用相鄰影像對應(yīng)坐標(biāo)像素灰度值跳躍檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑱z驗(yàn)相鄰影像同一位置灰度差的高值點(diǎn)區(qū)域，用高值點(diǎn)構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，三角網(wǎng)的邊界為要圈定滑動區(qū)域邊界；所述相鄰影像對應(yīng)坐標(biāo)像素灰度值跳躍檢驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ㄟ^檢驗(yàn)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差，圈定滑動區(qū)域邊界：當(dāng)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上均勻分布時(shí)，逐個(gè)像元移動最新獲取的影像，與上一幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度求差，獲取灰度高值點(diǎn)最少的位置點(diǎn)，該位置點(diǎn)為拐點(diǎn)，進(jìn)一步移動影像，則高值點(diǎn)增加，在拐點(diǎn)兩側(cè)用二分法減小步長至步長為1/10像元時(shí)，高值點(diǎn)對應(yīng)灰度值接近于零即＜1；當(dāng)拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上不均勻分布且拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差存在非零值時(shí)，這些高值點(diǎn)所在區(qū)域?yàn)榛瑒訁^(qū)域，將滑動區(qū)域定義為灰度差高值點(diǎn)區(qū)域，利用灰度差的高值點(diǎn)群構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)，Delaunay三角網(wǎng)的邊界為要圈定的滑動區(qū)域邊界，依據(jù)拉以達(dá)準(zhǔn)則，若Delaunay三角網(wǎng)網(wǎng)邊長偏差小于3倍中誤差，則Delaunay三角網(wǎng)斷開，從而將灰度差高值點(diǎn)區(qū)域劃分為若干個(gè)滑動區(qū)域。

所述拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差的高值點(diǎn)在影像上均勻分布的判定采用如下方法，首先按相等區(qū)域大小將影像均勻劃分為25～49個(gè)區(qū)域，本實(shí)施方式根據(jù)實(shí)測經(jīng)驗(yàn)劃分為36個(gè)區(qū)域，采用拉依達(dá)準(zhǔn)則計(jì)算不同區(qū)域包含高值點(diǎn)數(shù)目，若該數(shù)目的偏差小于3倍中誤差，則是均勻分布，否則為不均勻分布。

理論上若拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一位置坐標(biāo)的灰度差值為零，則為非滑動區(qū)域，但對于非滑動區(qū)域，也會由于震動等原因造成影像位移，引起灰度差不為零，然而相機(jī)的安置是非常穩(wěn)固的，此時(shí)的影像移動主要是地面震動引起的影像平移，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得知，平移量遠(yuǎn)小于5個(gè)像元。

首先，對拍攝時(shí)刻相鄰的兩幅影像同一坐標(biāo)位置的像素灰度值求差；

其次，兩幅影像為同一數(shù)碼相機(jī)相鄰時(shí)刻拍攝，且內(nèi)外方位元素相同，若區(qū)域灰度差值為零，則為非滑動區(qū)域，若區(qū)域灰度差值非零概率大，則為滑動區(qū)域，并將該區(qū)域定義為灰度差高值點(diǎn)區(qū)域；

最后，高值點(diǎn)群構(gòu)成Delaunay三角網(wǎng)，三角網(wǎng)的邊界為要圈定滑動區(qū)域邊界，若三角網(wǎng)網(wǎng)邊長偏差大于3倍中誤差，則Delaunay三角網(wǎng)斷開，高值點(diǎn)區(qū)域劃分為若干個(gè)滑動區(qū)域，如圖8所示。