單目六自由度形變監測方法與系統

陳彭鑫， 仲思東,b， 劉宇軒

(武漢大學 a.電子信息學院; b.測繪遙感信息工程國家重點實驗室，武漢 430079)

0 引言

形變指物體受到外力而產生伸縮、傾斜、彎曲等形狀變化,廣泛存在于現代建筑及自然地形中[1-2]，如橋梁、大壩、礦山和高層建筑因年久失修造成的下沉、傾斜等，地形因自然災害造成的滑坡、巖崩、地震、地表沉陷等范性形變[3]。形變在一定范圍內是可以存在的，稱為安全范圍。若形變超出安全范圍，則會演變成事故或災害，危及人身財產安全。因此，對現代建筑和自然地形的形變情況進行在線監測顯得尤為重要。

隨著現代科技的發展，目前已經產生了通過傾斜儀[4]、全站儀、三維激光掃描、雙目視覺、雷達、光纖傳感[5]等進行形變監測的技術。其中，傾斜儀監測法需要在待測物體上選擇監測點打孔，然后埋置測斜管[6]，缺點是隨著時間的推移，作為基準的測斜管底部會有形變產生，影響測量結果[7]；全站儀可以對距離、角度、高差進行高精度測量[8]，但只能針對待測物表面有限的監測點，且價格昂貴，對遮擋敏感；三維激光掃描監測法需要首先獲得點云數據，再進行拼接、濾波等后期處理[9]，缺乏實時性；雙目視覺監測法使用兩部相機同時采集圖像數據，通過立體匹配對待測物進行跟蹤和定位[10]，但系統相對復雜且計算量較大。此外，還有學者利用合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)技術[11]和SBAS技術[12]進行地表沉降的形變監測，以及利用GPS信號與SAR信號融合技術[13]提高形變測量的精度。……