1.本发明涉及基坑监控技术领域，尤其涉及一种基于图像采集器的基坑实时监控方法及系统。
背景技术：2.在基坑监测中，水平位移的变化直接反应基坑支护结构顶部的受力变化，该项参数是安全施工重要的参考参数之一，因此，需要对基坑的水平位移进行监控，传统对基坑的水平位移进行监控为人工监控，采用全站仪对基坑顶面预埋的固定点位进行位移监测，以此确定基坑变形情况，然而传统方法需要人工读取和记录数据，并与之前的数据进行对比分析，无法做到全天候不间断监控和数据的实时对比分析。
技术实现要素：3.有鉴于此，本发明提出一种基于图像采集器的基坑实时监控方法及系统，可以解决现有对基坑的水平位移进行监控的方式所存在的无法做到全天候不间断监控和数据的实时对比分析的缺陷。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，具体包括以下步骤：
6.步骤s1，在基坑外确定基准点，在基准点位置处安装光靶，并在满足各监测点和基坑监控要求的位置上安装光靶和图像采集器；
7.步骤s2，图像采集器实时采集各光靶的灰度图像，并将影像数据发送至主控机；
8.步骤s3，主控机将接收到的灰度图像数据进行处理，计算出基坑边坡顶水平位移变化量，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器；
9.步骤s4，服务器将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示，从而实现基坑边坡顶水平位移的实时监控。
10.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控方法的进一步可选方案，所述步骤s3具体包括以下步骤：
11.步骤s31，主控机使用灰度图像，对兴趣区域进行网格划分，并在变形后图像中寻找最大相关图像子区；
12.步骤s32，对最大相关图像子区进行亚像素位移测量，从而得到高精度的水平位移变化量。
13.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控方法的进一步可选方案，所述步骤s31中的最大相关图像子区是通过寻找整个搜索区域相似程度评价函数极值的方法获取。
14.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控方法的进一步可选方案，所述步骤s32中通过newton-raphson图像变形模型对最大相关图像子区进行亚像素位移测量。
15.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控方法的进一步可选方案，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行数据传输。
16.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控方法的进一步可选方案，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。
17.一种基于图像采集器的基坑实时监控系统，所述系统包括若干个光靶、图像采集器、主控机和服务器，所述光靶安装于基坑的基准点和基坑边坡顶监测点上，所述图像采集器用于采集所述各光靶的灰度图像，所述主控机用于接收所述图像采集器采集的各光靶的灰度图像，并依据接收到的灰度图像计算出基坑边坡顶的水平位移变化量，所述服务器用于将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示。
18.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控系统的进一步可选方案，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行连接。
19.作为所述基于图像采集器的基坑实时监控系统的进一步可选方案，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。
20.本发明的有益效果是：通过在基坑外的基准点和基坑边坡顶的监测点安装光靶，图像采集器采集光靶的灰度图像，然后通过主控机将采集到的灰度图像进行处理运算，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器中进行存储、分析和展示，整个过程都是通过自动化方式实现，避免了人工读取和记录数据，从而实现全天候不间断监控的效果，同时还能够保证数据的实时对比分析。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明一种基于图像采集器的基坑实时监控方法的流程示意图；
23.图2为本发明一种基于图像采集器的基坑实时监控系统的组成示意图；
24.图3为变形前后图像子区的相似程度评价函数模型；
25.图4为newton-raphson图像变形模型；
26.图5为平均灰度梯度图与其他散班图的对比。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.参考图1-5，一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，具体包括以下步骤：
29.步骤s1，在基坑外确定基准点，在基准点位置处安装光靶，并在满足各监测点和基坑监控要求的位置上安装光靶和图像采集器；
30.步骤s2，图像采集器实时采集各光靶的灰度图像，并将影像数据发送至主控机；
31.步骤s3，主控机将接收到的灰度图像数据进行处理，计算出基坑边坡顶水平位移变化量，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器；
32.步骤s4，服务器将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示，从而实现基坑边坡顶水平位移的实时监控。
33.在本实施例中，通过在基坑外的基准点和基坑边坡顶的监测点安装光靶，图像采集器采集光靶的灰度图像，然后通过主控机将采集到的灰度图像进行处理运算，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器中进行存储、分析和展示，整个过程都是通过自动化方式实现，避免了人工读取和记录数据，从而实现全天候不间断监控的效果，同时还能够保证数据的实时对比分析。
34.优选的，所述步骤s3具体包括以下步骤：
35.步骤s31，主控机使用灰度图像，对兴趣区域进行网格划分，并在变形后图像中寻找最大相关图像子区；
36.步骤s32，对最大相关图像子区进行亚像素位移测量，从而得到高精度的水平位移变化量。
37.在本实施例中，灰度图像相关算法的匹配过程是通过搜索相关函数的全局极值来实现,因此相关函数的定义是灰度图像相关分析的必要前提和理论基础，通过相关函数能够准确地寻找到整个搜索区域的相关函数极值，从而提高测量的效率，进一步提高基坑的监控效果。
38.优选的，所述步骤s31中的最大相关图像子区是通过寻找整个搜索区域相似程度评价函数极值的方法获取。
39.在本实施例中，通过图像子区平均灰度梯度来评价图像质量，平均灰度梯度值越大图像信息越丰富、图像的质量越好，计算结果越可靠。
40.优选的，所述步骤s32中通过newton-raphson图像变形模型对最大相关图像子区进行亚像素位移测量。
41.在本实施例中，由于灰度图像记录的是离散的灰度信息，在利用相关函数进行搜索时窗口的平移只能以整像素为单位来进行，因此获得的位移只能是像素的整数倍，但是实际上位移值一般不恰好为整像素，尤其当测量距离较远时，结果常常为几分之一甚至几百分之一像素，由于变形初值估计只能获得比较粗糙的解，为提高灰度图像相关方法的测量精度，通过采用了newton-raphson图像变形模型获取各光靶的灰度图像的亚像素，从而有效提高测量精准度，进一步提高基坑的监控效果。
42.优选的，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行数据传输。
43.优选的，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。
44.在本实施例中，通过采用多模式传输模块实现主控机和服务器之间的传输，能够保证信号传输的实时性和安全性。
45.一种基于图像采集器的基坑实时监控系统，所述系统包括若干个光靶、图像采集器、主控机和服务器，所述光靶安装于基坑的基准点和基坑边坡顶监测点上，所述图像采集器用于采集所述各光靶的灰度图像，所述主控机用于接收所述图像采集器采集的各光靶的灰度图像，并依据接收到的灰度图像计算出基坑边坡顶的水平位移变化量，所述服务器用
于将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示。
46.在本实施例中，通过在基坑外的基准点和基坑边坡顶的监测点安装光靶，图像采集器采集光靶的灰度图像，然后通过主控机将采集到的灰度图像进行处理运算，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器中进行存储、分析和展示，整个过程都是通过自动化方式实现，避免了人工读取和记录数据，从而实现全天候不间断监控的效果，同时还能够保证数据的实时对比分析。
47.优选的，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行连接。
48.优选的，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。
49.在本实施例中，通过采用多模式传输模块实现主控机和服务器之间的传输，能够保证信号传输的实时性和安全性。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s1，在基坑外确定基准点，在基准点位置处安装光靶，并在满足各监测点和基坑监控要求的位置上安装光靶和图像采集器；步骤s2，图像采集器实时采集各光靶的灰度图像，并将影像数据发送至主控机；步骤s3，主控机将接收到的灰度图像数据进行处理，计算出基坑边坡顶水平位移变化量，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器；步骤s4，服务器将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示，从而实现基坑边坡顶水平位移的实时监控。2.根据权利要求1所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：步骤s31，主控机使用灰度图像，对兴趣区域进行网格划分，并在变形后图像中寻找最大相关图像子区；步骤s32，对最大相关图像子区进行亚像素位移测量，从而得到高精度的水平位移变化量。3.根据权利要求2所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，所述步骤s31中的最大相关图像子区是通过寻找整个搜索区域相似程度评价函数极值的方法获取。4.根据权利要求3所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，所述步骤s32中通过newton-raphson图像变形模型对最大相关图像子区进行亚像素位移测量。5.根据权利要求4所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行数据传输。6.根据权利要求5所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控方法，其特征在于，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。7.一种基于图像采集器的基坑实时监控系统，其特征在于，所述系统包括若干个光靶、图像采集器、主控机和服务器，所述光靶安装于基坑的基准点和基坑边坡顶监测点上，所述图像采集器用于采集所述各光靶的灰度图像，所述主控机用于接收所述图像采集器采集的各光靶的灰度图像，并依据接收到的灰度图像计算出基坑边坡顶的水平位移变化量，所述服务器用于将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示。8.根据权利要求7所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控系统，其特征在于，所述主控机通过多模式传输模块与所述服务器进行连接。9.根据权利要求8所述的一种基于图像采集器的基坑实时监控系统，其特征在于，所述多模式传输模块包括usb传输子模块、串口传输子模块、wifi传输子模块、gprs传输子模块、hdmi传输子模块和蓝牙传输子模块中的至少一种传输子模块。
技术总结本发明公开了一种基于图像采集器的基坑实时监控方法及系统，方法包括在基坑外确定基准点，在基准点位置处安装光靶，并在满足各监测点和基坑监控要求的位置上安装光靶和图像采集器，图像采集器实时采集各光靶的灰度图像，并将影像数据发送至主控机，主控机将接收到的灰度图像数据进行处理，计算出基坑边坡顶水平位移变化量，并将基坑边坡顶水平位移变化量发送至服务器，服务器将基坑边坡顶水平位移变化量进行存储、分析和展示，整个过程都是通过自动化方式实现，避免了人工读取和记录数据，从而实现全天候不间断监控的效果，同时还能够保证数据的实时对比分析。能够保证数据的实时对比分析。能够保证数据的实时对比分析。
技术研发人员：贺异欣 汪岚峰 郭荣幸 石晶欣 吴明鑫 钟学森 刘浩枫 吕伟
受保护的技术使用者：北京雷图科技有限公司
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/7/5
