隧道三维变形监测方法及相关装置与流程
本申请涉及隧道监测技术领域，具体涉及一种隧道三维变形监测方法及相关装置。
背景技术：
目前，隧道三维变形监测方法包括接触式测量方法和非接触式测量方法。由于接触式测量方法和非接触式测量方法均仅考虑隧道三维变形的影响，因此隧道三维变形监测方法针对隧道三维变形测量的准确性有待进一步提高。
技术实现要素：
本申请实施例提供一种隧道三维变形监测方法及相关装置，用于提高隧道三维变形测量的准确性。
第一方面，本申请实施例提供一种隧道三维变形监测方法，应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，方法包括：
通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量；
根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态；
通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，多个三维坐标与多个待测点一一对应，多个待测点处于待测隧道的作业范围内；
根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
第二方面，本申请实施例提供一种隧道三维变形监测装置，应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，装置包括：
获得单元，用于通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量；
修正单元，用于根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态；
测量单元，用于通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交汇测量，得到多个三维坐标，多个三维坐标与多个待测点一一对应，多个待测点处于待测隧道的作业范围内；
确定单元，用于根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行如本申请实施例第一方面的方法中的部分或全部步骤的指令。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，上述计算机程序被处理器执行，以实现本申请实施例第一方面的方法中所描述的部分或全部步骤。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行本申请实施例第一方面的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
可以看出，相较于现有的隧道三维变形监测方法仅考虑隧道三维变形的影响，未考虑到相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，在本申请实施例中，首先基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，然后通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一个相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，最后基于任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。由于消除了相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，因此有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1a是本申请实施例提供的一种隧道三维变形监测方法的流程示意图；
图1b是本申请实施例提供的一种相机测量系统的示意图；
图1c是本申请实施例提供的另一种相机测量系统的示意图；
图1d是本申请实施例提供的另一种相机测量系统的示意图；
图1e是本申请实施例提供的另一种相机测量系统的示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种隧道三维变形监测方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种隧道三维变形监测装置的功能单元组成框图；
图4是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
电子设备可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(userequipment，ue)，移动台(mobilestation，ms)，终端设备(terminaldevice，td)等等。
下面对本申请实施例进行详细介绍。
请参见图1a，图1a是本申请实施例提供的一种隧道三维变形监测方法的流程示意图，该隧道三维变形监测方法应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，该隧道三维变形监测方法包括步骤101-104，具体如下：
101、隧道三维变形监测装置通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量。
在一些可能的实施例中，至少两个串联相机观测站网络包括n个相机观测站，n为大于1的整数，隧道三维变形监测装置通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量，包括：
隧道三维变形监测装置通过n个基准传递相机包括的n个相机观测(n-1)个标志单元，得到n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵，初始刚体变换矩阵包括旋转矩阵和平移向量；
隧道三维变形监测装置获取目标基准传递相机，目标基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
隧道三维变形监测装置根据n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵和预存的刚体变换关系公式获得目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵，每个基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
隧道三维变形监测装置根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得每个相机观测站的晃动量。
隧道三维变形监测装置通过上一级基准传递相机包括的相机观测下一级基准传递相机包括的标志单元，得到上一级基准传递相机至下一级基准传递相机的旋转矩阵和平移向量，上一级基准传递相机和下一级基准传递相机为n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机；隧道三维变形监测装置根据上一级基准传递相机至下一级基准传递相机的旋转矩阵和平移向量获得上一级基准传递相机至下一级基准传递相机的初始刚体变换矩阵。
举例来说，如果第i级基准传递相机至第(i+1)级基准传递相机的旋转矩阵为(i+1)ri和平移向量为(i+1)ti，那么第i级基准传递相机至第(i+1)级基准传递相机的初始刚体变换矩阵为
刚体变换关系公式预先存储于隧道三维变形监测装置中，刚体变换关系公式为：
lhk为第k基准传递相机至第l级基准传递相机的最终刚体变换矩阵。
隧道三维变形监测装置根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得每个基准传递相机所处相机观测站对应的俯仰角、偏航角、三维断面水平方向位移量和三维断面竖直方向位移量，以及将每个基准传递相机所处相机观测站对应的俯仰角、偏航角、三维断面水平方向位移量和三维断面竖直方向位移量确定为每个相机观测站的晃动量。
可见，在本示例中，首先获得n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵，然后根据n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵和刚体变换关系公式获得目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵，最后将根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得的每个基准传递相机所处相机观测站的俯仰角、偏航角、三维断面水平方向位移量和三维断面竖直方向位移量确定为每个相机观测站的晃动量。进而基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，以使得获得的待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量更加准确，这样有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
102、隧道三维变形监测装置根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态。
每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态去除每个相机观测站的晃动量，得到每个相机观测站的最终位置姿态。
103、隧道三维变形监测装置通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，多个三维坐标与多个待测点一一对应，多个待测点处于待测隧道的作业范围内。
多个待测点可以包括近场待测点、中场待测点和远场待测点。
在一些可能的实施例中，每个测量相机阵列包括多个测量相机，多个测量相机的焦距各不相同，多个测量相机与多个待测点一一对应；每个基准传递相机包括相机和标志单元；每个测量相机阵列满足每个测量相机阵列所处相机观测站的第一前提条件；每个基准传递相机满足每个基准传递相机所处相机观测站的第二前提条件；
其中，第一前提条件包括多个测量相机中的每个测量相机的内参数；
第二前提条件包括相机相对于其所处相机观测站的位置姿态参数、标志单元相对于其所处相机观测站的位置姿态参数。
多个测量相机可以包括近场测量相机、中场测量相机和远场测量相机；焦距长短：近场测量相机＜中场测量相机＜远场测量相机；近场测量相机对应近场待测点，中场测量相机对应中场测量点，远场测量相机对应远场待测点。
标志单元的形状可以是圆形、对顶角、十字形，标志单元可以主动发光，也可以依靠发射日光或其他光源进行成像。标志单元优选红外光的标志单元。
每个测量相机的内参数是测量人员预先配置的，每个测量相机为每个相机观测站的测量相机阵列包括的多个测量相机中的测量相机。
相机相对于其所处相机观测站的位置姿态参数、标志单元相对于其所处相机观测站的位置姿态参数均是测量人员预先配置的，相机为每个相机观测站的基准传递相机包括的相机，标志单元为每个相机观测站的基准传递相机包括的标志单元。
可见，在本示例中，由于每个测量相机阵列满足每个测量相机阵列所处相机观测站的第一前提条件，且每个基准传递相机满足每个基准传递相机所处相机观测站的第二前提条件，因此获得的每个相机观测站的晃动量更加准确。进而基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，以使得获得的待测隧道在任意两个时刻之间的三维形变量更加准确，这样有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
举例来说，如图1b所示，图1b是本申请实施例提供的一种相机测量系统的示意图，该相机测量系统包括两个串联相机观测站网络，每个串联相机观测站网络包括三个相机观测站，每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，测量相机阵列包括近场测量相机、中场测量相机和远场测量相机，基准传递相机包括相机和标志单元，近场测量相机对应近场待测点，中场测量相机对应中场待测点，远场测量相机对应远场待测点，六个测量相机阵列的观测方向与六个基准传递相机的观测方向相同。其中，测量相机阵列hsi和基准传递相机dhci组成的相机观测站与测量相机阵列vsi和基准传递相机dvci组成的相机观测站处于同一相机观测站组。
在一些可能的实施例中，隧道三维变形监测装置通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，包括：
隧道三维变形监测装置通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态，每个测量相机为两个测量相机阵列中的每个测量相机阵列包括的多个测量相机中的任意一个；
隧道三维变形监测装置根据每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态以及每个测量相机的内参数确定每个测量相机的投影矩阵和理想像点；
隧道三维变形监测装置根据每个测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定多个三维坐标。
隧道三维变形监测装置使用亚像素定位算法通过每个测量相机对预设待测点集合进行亚像素定位，得到每个测量相机对应的待测点；隧道三维变形监测装置通过每个测量相机对其对应的待测点进行三维变形跟踪测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态；其中，亚像素定位算法可以包括自适应滤波算法、自适应阈值算法、灰度图像拟合算法、最小二乘匹配算法。
每个测量相机的内参数包括等效焦距和图像主点，测量相机的理想像点是基于线性成像原理得到的。
如果测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态为(r，t)，且测量相机的等效焦距为(fx，fy)、图像主点位(cx，cy)，那么测量相机的投影矩阵为m，测量相机的理想像点为
隧道三维变形监测装置可以根据处于同一相机观测站组的两个近场测量相机中的每个近场测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定两个近场测量相机对应的近场待测点的三维坐标；隧道三维变形监测装置可以根据处于同一相机观测站组的两个中场测量相机中的每个中场测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定两个中场测量相机对应的中场待测点的三维坐标；隧道三维变形监测装置可以根据处于同一相机观测站的两个远场测量相机中的每个远场测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线程确定两个远场测量相机对应的远场待测点的三维坐标。
超定线性方程组预先存储于隧道三维变形监测装置中，超定线性方程组为：
其中，如果(m0，m1，m2，m3，m4，m5，m6，m7，m8，m9，m10，m11)组成的投影矩阵和理想像点
可见，在本示例中，首先通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态，然后根据每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态以及每个测量相机的内参数确定每个测量相机的投影矩阵和理想像点，最后根据每个测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定多个三维坐标。进而基于任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。由于消除了相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，因此有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
104、隧道三维变形监测装置根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
在一些可能的实施例中，隧道三维变形监测装置根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量，包括：
隧道三维变形监测装置获取待测点a在任意两个时刻的第一三维坐标和第二三维坐标，待测点a为多个待测待中的任意一个；
隧道三维变形监测装置计算第一三维坐标与第二三维坐标的差值的绝对值，得到目标三维变形量；
隧道三维变形监测装置将目标三维变形量确定为待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
可以看出，相较于现有的隧道三维变形监测方法仅考虑隧道三维变形的影响，未考虑到相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，在本申请实施例中，首先基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，然后通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一个相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，最后基于任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。由于消除了相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，因此有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
在一些可能的实施例中，基准传递相机包括的相机为基准传递相机所处相机观测站的测量相机阵列包括的多个测量相机中的任意一个。
在一些可能的实施例中，基准传递相机为测量平台，测量平台用于测量测量平台所处相机观测站的晃动量；n个相机观测站可以沿待测隧道交替排列。
在一些可能的实施例中，n个测量相机阵列的观测方向与n个基准传递相机的观测方向相同；或者，n个测量相机阵列的观测方向与n个基准传递相机的观测方向相反；或者，n个测量相机阵列的观测方向分别与n个基站传递相机中的部分基准传递相机的观测方向相同和除部分基准传递相机之外的剩余部分基准传递相机的观测方向垂直。
举例来说，如图1c所示，图1c是本申请实施例提供的一种相机测量系统的示意图，该相机测量系统包括两个串联相机观测站网络，每个串联相机观测站网络包括两个相机观测站，每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，测量相机阵列包括近场测量相机、中场测量相机和远场测量相机，基准传递相机包括相机和标志单元，近场测量相机对应近场待测点或中场待测点，中场测量相机对应中场待测点或远场测量点，远场测量相机对应远场待测点或近场待测点，四个测量相机阵列的观测方向与四个基准传递相机的观测方向相同。
举例来说，如图1d所示，图1d是本申请实施例提供的另一种相机测量系统的示意图，该相机测量系统包括两个串联相机观测站网络，每个串联相机观测站网络包括两个相机观测站，每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，测量相机阵列包括近场测量相机、中场测量相机和远场测量相机，基准传递相机包括相机和标志单元，近场测量相机对应近场待测点，中场测量相机对应中场待测点，远场测量相机对应远场待测点，四个测量相机阵列的观测方向分别与四个基准传递相机中的两个基准传递相机的观测方向相同和两个基准传递相机的观测方向垂直。
举例来说，如图1e所示，图1e是本申请实施例提供的另一种相机测量系统的示意图，该相机测量系统包括两个串联相机观测站网络，每个串联相机观测站网络包括两个相机观测站，两个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列、基准传递相机和相机，两个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和标志单元，测量相机阵列包括近场测量相机、中场测量相机和远场测量相机，近场测量相机对应近场待测点，中场测量相机对应中场待测点，远场测量相机对应远场待测点，四个测量相机阵列的观测方向分别与四个基准传递相机中的两个基准传递相机的观测方向相同和两个基准传递相机的观测方向垂直。
与上述图1a所示的实施例一致的，请参见图2，图2为本申请实施例提供的另一种隧道三维变形监测方法的流程示意图，该隧道三维变形监测方法应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，该隧道三维变形监测方法包括步骤201-210，具体如下：
201、隧道三维变形监测装置通过n个基准传递相机包括的n个相机观测(n-1)个标志单元，得到n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵，初始刚体变换矩阵包括旋转矩阵和平移向量。
202、隧道三维变形监测装置获取目标基准传递相机，目标基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个。
203、隧道三维变形监测装置根据n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵和预存的刚体变换关系公式获得目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵，每个基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个。
204、隧道三维变形监测装置根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得每个相机观测站的晃动量。
205、隧道三维变形监测装置根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态。
206、隧道三维变形监测装置通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态，每个测量相机为两个测量相机阵列中的每个测量相机阵列包括的多个测量相机中的任意一个。
207、隧道三维变形监测装置根据每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态以及每个测量相机的内参数确定每个测量相机的投影矩阵和理想像点。
208、隧道三维变形监测装置根据每个测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定多个三维坐标。
209、隧道三维变形监测装置获取待测点a在任意两个时刻的第一三维坐标和第二三维坐标，待测点a为多个待测待中的任意一个。
210、隧道三维变形监测装置计算第一三维坐标与第二三维坐标的差值的绝对值，得到目标三维变形量，以及将目标三维变形量确定为待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
需要说明的是，图2所示的方法的各个步骤的具体实现过程可参见上述方法的具体实现过程，在此不再叙述。
上述实施例主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，隧道三维变形监测装置为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对一个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据方法示例对隧道三维变形监测装置进行功能单元的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
下面为本申请装置实施例，本申请装置实施例用于执行本申请方法实施例所实现的方法。请参见图3，图3是本申请实施例提供的一种隧道三维变形监测装置的功能单元组成框图，该隧道断面三维监测装置应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，该隧道三维变形监测装置300包括：
获得单元301，用于通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量；
修正单元302，用于根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态；
测量单元303，用于通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交汇测量，得到多个三维坐标，多个三维坐标与多个待测点一一对应，多个待测点处于待测隧道的作业范围内；
确定单元304，用于根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
可以看出，相较于现有的隧道三维变形监测方法仅考虑隧道三维变形的影响，未考虑到相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，在本申请实施例中，首先基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，然后通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一个相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，最后基于任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。由于消除了相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，因此有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
在一些可能的实施例中，每个测量相机阵列包括多个测量相机，多个测量相机的焦距各不相同，多个测量相机与多个待测点一一对应；每个基准传递相机包括相机和标志单元；每个测量相机阵列满足每个测量相机阵列所处相机观测站的第一前提条件；每个基准传递相机满足每个基准传递相机所处相机观测站的第二前提条件；
其中，第一前提条件包括多个测量相机中的每个测量相机的内参数；
第二前提条件包括相机相对于其所处相机观测站的位置姿态参数、标志单元相对于其所处相机观测站的位置姿态参数。
在一些可能的实施例中，至少两个串联相机观测站网络包括n个相机观测站，n为大于1的整数，在通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量方面，上述获得单元301具体用于：
通过n个基准传递相机包括的n个相机观测(n-1)个标志单元，得到n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵，初始刚体变换矩阵包括旋转矩阵和平移向量；
获取目标基准传递相机，目标基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
根据n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵和预存的刚体变换关系公式获得目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵，每个基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得每个相机观测站的晃动量。
在一些可能的实施例中，在通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标方面，上述测量单元303具体用于：
通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态，每个测量相机为两个测量相机阵列中的每个测量相机阵列包括的多个测量相机中的任意一个；
根据每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态以及每个测量相机的内参数确定每个测量相机的投影矩阵和理想像点；
根据每个测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定多个三维坐标。
在一些可能的实施例中，在根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量方面，上述确定单元304具体用于：
获取待测点a在任意两个时刻的第一三维坐标和第二三维坐标，待测点a为多个待测待中的任意一个；
计算第一三维坐标与第二三维坐标的差值的绝对值，得到目标三维变形量；
将目标三维变形量确定为待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
与上述图1a和图2所示的实施例一致的，请参见图4，图4是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备应用于包括至少两个串联相机观测站网络的相机测量系统，至少两个串联相机观测站网络中的每个串联相机观测站网络均包括至少一个相机观测站，至少一个相机观测站中的每个相机观测站均包括测量相机阵列和基准传递相机，该电子设备400包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行以下步骤的指令：
通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量；
根据每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的初始位置姿态进行修正，得到每个相机观测站的最终位置姿态；
通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，多个三维坐标与多个待测点一一对应，多个待测点处于待测隧道的作业范围内；
根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
可以看出，相较于现有的隧道三维变形监测方法仅考虑隧道三维变形的影响，未考虑到相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，在本申请实施例中，首先基于每个相机观测站的晃动量对每个相机观测站相对于全局坐标系的位置姿态进行修正，然后通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一个相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标，最后基于任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。由于消除了相机观测站的不稳定对隧道三维变形测量的影响，因此有助于提高隧道三维变形测量的准确性。
在一些可能的实施例中，每个测量相机阵列包括多个测量相机，多个测量相机的焦距各不相同，多个测量相机与多个待测点一一对应；每个基准传递相机包括相机和标志单元；每个测量相机阵列满足每个测量相机阵列所处相机观测站的第一前提条件；每个基准传递相机满足每个基准传递相机所处相机观测站的第二前提条件；
其中，第一前提条件包括多个测量相机中的每个测量相机的内参数；
第二前提条件包括相机相对于其所处相机观测站的位置姿态参数、标志单元相对于其所处相机观测站的位置姿态参数。
在一些可能的实施例中，至少两个串联相机观测站网络包括n个相机观测站，n为大于1的整数，在通过多个基准传递相机获得每个相机观测站的晃动量方面，上述程序包括具体用于执行以下步骤的指令：
通过n个基准传递相机包括的n个相机观测(n-1)个标志单元，得到n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵，初始刚体变换矩阵包括旋转矩阵和平移向量；
获取目标基准传递相机，目标基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
根据n个基准传递相机中任意两个相邻的基准传递相机的初始刚体变换矩阵和预存的刚体变换关系公式获得目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵，每个基准传递相机为n个基准传递相机中的任意一个；
根据目标基准传递相机至每个基准传递相机的最终刚体变换矩阵获得每个相机观测站的晃动量。
在一些可能的实施例中，在通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到多个三维坐标方面，上述程序包括具体用于执行以下步骤的指令：
通过至少两个串联相机观测站网络中处于同一相机观测站组的两个测量相机阵列对其对应的多个待测点进行前方交会测量，得到每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态，每个测量相机为两个测量相机阵列中的每个测量相机阵列包括的多个测量相机中的任意一个；
根据每个测量相机相对于全局坐标系的位置和姿态以及每个测量相机的内参数确定每个测量相机的投影矩阵和理想像点；
根据每个测量相机的投影矩阵和理想像点以及预存的超定线性方程组确定多个三维坐标。
在一些可能的实施例中，在根据任意两个时刻得到的所有三维坐标确定待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量方面，上述程序包括具体用于执行以下步骤的指令：
获取待测点a在任意两个时刻的第一三维坐标和第二三维坐标，待测点a为多个待测待中的任意一个；
计算第一三维坐标与第二三维坐标的差值的绝对值，得到目标三维变形量；
将目标三维变形量确定为待测隧道在任意两个时刻之间的三维变形量。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤，上述计算机包括电子设备。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，上述计算机包括电子设备。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：read-onlymemory，简称：rom)、随机存取器(英文：randomaccessmemory，简称：ram)、磁盘或光盘等。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实现方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
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