定位相机
已知基准坐标与像点，结合标定内参，解算每张影像的相机位姿。
Compare across time
机位可以改变，
比较的基准保持一致。
跨期复飞不需要完全复现无人机位姿。分别解算 T0、T1 相机参数，再将测点还原到同一基准坐标系；不能直接把两张照片的像素差当作三维位移。
T0 / 建立基线
记录初始位置
观测点 M1 · 基准坐标系
- X
- 12.0000 m
- Y
- 8.0000 m
- Z
- 5.0000 m
T1 / 周期复测
记录复测位置
观测点 M1 · 基准坐标系
- X
- 12.0020 m
- Y
- 7.9990 m
- Z
- 4.9980 m
ΔP = P(T1) − P(T0)ΔX +2 mmΔY −1 mmΔZ −2 mm|ΔP| 3 mm
合成坐标示例 · 仅解释差值计算，不代表现场测量结果或精度。真实结果还需独立检查点与不确定度检核。
在演示中独立移动 M1 / M2 / M3，观察解算结果Pilot acceptance / 试点验证
先验证能测，
再验证可重复。
01 / 台架验证
使用可溯源位移台或精度足够的参考仪器，随机设置 0、±1、±2、±5 mm 位移并包含复位试验。对三个方向分别盲测，重复采样；记录偏差、重复性、2 mm 检出率与零位移误报率。样本量及检出判据需在试验前约定。
02 / 现场复测
覆盖典型距离、基线、靶标倾角、晨昏温差、风速、光照和航姿偏差。保留不参与平差的独立检查点，复测稳定基准；用独立真值系统验证三维位移。单纯的重投影误差小，不构成精度验收。
03 / 试运行
按每天两次执行试运行，统计有效观测率、漏测原因、补飞次数、数据延迟和人工复核耗时。约定无法飞行时的补测或连续传感器协同策略，确认靶标清洁、植被遮挡和季节变化的维护周期。
验收交付：坐标 + 位移 + 不确定度 + 原始证据 +
无效观测清单
正式置信区间需包含两期观测与共享基准的相关性。量程、分辨率、统计检出率、误报率与坐标精度分别报告；若 2 mm 目标未通过，应据实调整距离、光学系统、基准布局或监测指标。
Engineering notes
从一处边坡，
走向一机多坡。
先完成单坡验证，再建立可重复的采集与复核流程。展开查看算法、误差预算和运营假设。
原理与边界展开阅读
01 / From bridges to slopes
借鉴桥梁视觉挠度监测，
重新设计无人机的测量链。
桥梁视觉挠度监测利用图像中的目标位置变化量测结构响应。可借鉴的是稳定参考、亚像素定位、相机运动补偿和独立真值验证。无人机边坡监测还需处理跨期机位变化、地形深度差、温度漂移与三维位移，不能直接套用固定相机的像素比例换算。
共同的测量基础
靶标是观测载体，稳定基准定义参照系；先消除或估计成像变化，再判断结构变化。每个结果保留原始影像与质量指标。
不同的时间尺度
固定相机可连续观察桥梁动态响应；本方案以无人机每天两次的周期观测识别跨期缓慢变形。它不能覆盖两次飞行之间的突发变化，不能替代连续预警系统。
不同的空间解算
边坡测点通常不共面。单应性或单一 mm/px 比例不足以恢复任意三维运动，需要具有足够基线和共视关系的多视角影像。
像点 (u, v) → 相机位姿 (R, t) → 测点坐标 (X, Y, Z) → 跨期位移
ΔP
PnP 使用已知三维基准点及其二维像点，结合内参与畸变求相机位姿；它不直接把未知测点的单个像素变成三维坐标。未知测点需要多视交会，或另行引入已知平面、深度等约束。技术依据：OpenCV PnP 文档 ↗
六步监测流程展开阅读
02 / Measurement workflow
从第一次埋设，
到每一次有依据的比较。
踏勘与稳定基准网
由地质与测量人员选择潜在滑动体以外的稳定位置，预埋基准靶标；观测靶标布设在坡顶、坡面、坡脚和典型裂缝两侧，具体范围由现场勘察决定。全站仪测定基准特征点的三维坐标、精度与坐标系，保留外部稳定复核点，定期复测基准自身是否位移。
“至少 3 组基准、每组 5 个特征点”可作为试点输入，但 15 个集中或共面特征点不等于良好的空间约束。建议首轮采用 4–6 组分散基准及独立检查点，覆盖画幅边缘与不同深度；数量和布局经几何仿真、遮挡冗余与现场试验确定。每个特征点的坐标须实测或由经检定的靶板几何与姿态推得。
靶标试制与相机预标定
50 mm 靶心作为候选尺寸，整板需容纳编码与多特征点。比较圆环、编码圆点和复合靶板的远距识别、中心定位、倾斜视角与耐候表现；“偏心圆环”不是未经试验即可确定的最优设计。倾斜圆的椭圆拟合中心不总等于真实圆心投影，需靶标几何模型、透视修正与畸变校正。
预标定 fx、fy、cx、cy 及径向/切向畸变；锁定焦距、对焦与图像处理配置，记录温度和预热时间。在多距离、多角度、全画幅条件下验证标定残差，避免仅中心区域精确。0.01 px 是需实测验证的定位目标，不是传感器天然精度。
建立 T0 基线与重复采集计划
先拍一张包含所有靶标的全景，建立 ID、位置与覆盖清单；精测采用分区近景、多角度、足够交会角的影像组，通过共享稳定基准统一坐标。保存一次完整 T0 状态，并在无变形条件下重复采集，测定系统重复性。
同一无人机按固定任务巡检多个边坡，计划每天两次。RTK、预设机位与云台姿态用于复现采集条件，最终位姿仍由影像基准解算。1° 云台容差只能作为试验输入；实际位置与角度容差应由可见性、成像尺度、模糊程度和交会几何共同确定。
取景反馈、像点提取与位姿解算
候选流程：识别靶标 ID 与中心 → 对照覆盖清单 → 在安全航线约束内微调姿态 → 稳定悬停后拍摄 → 检查锐度、曝光与完整性。追求视准轴近似复现有利于重复观测，但三维精测仍需有意设置多视方向。
逐影像输出靶点像素坐标、定位质量与异常标记；稳定基准参与 PnP、鲁棒异常点筛选与位姿精化。温度或长期运行导致内参变化时，用有约束的分组校准或受先验限制的联合平差估计漂移，不能任意放开全部内参让误差吸收真实变形。待测点不得被强制固定在 T0 坐标。
多视交会与跨期相对位移
在同一曝光窗口内，利用多幅影像的测点像素、相机内参与外参进行前方交会，并联合平差得到各期三维坐标。短时采集应满足测点近似静止；若采集中已明显移动，应缩短窗口或另用同步观测。
以稳定基准网固定尺度和坐标框架，计算 ΔP = P(T1) − P(T0)，输出 ΔX、ΔY、ΔZ 和 |ΔP|。同时输出测点对间距变化 Δdij，以及测点到稳定基准的距离变化。点对间距能反映局部拉伸或压缩，但可能对整体刚体平移不敏感，因此应与基准相对位移共同判读。
质量审核与证据归档
检查控制网稳定性、共视数量、重投影残差、交会角、独立检查点三维误差和跨期不确定度。质量不满足要求时标记“本期无有效结果”，触发复核或补拍，不能将失败解算写成零位移。保留历次结果，不用低质量新值覆盖已有有效状态。
交付每期像点、相机参数及标定版本、测点坐标、位移、时间、质量状态和原始影像；趋势异常进入人工复核，由专业人员结合降雨、裂缝与地质信息研判。不同风险等级的工程报警阈值需要单独确定，2 mm 检出目标不是滑坡报警阈值。
精度设计与误差预算展开阅读
03 / Accuracy by design
把 2 mm 写进验证计划，
而不是先写进承诺。
“能发现 2 mm 的变化”“位移测量误差 ±2 mm”和“绝对坐标精度 2 mm”是三个不同指标。本方案首先验证跨期相对位移的检出能力，再约定方向分量精度、适用距离与置信水平。
| 假设场景 | 计算结果 | 设计含义 |
|---|---|---|
| 150 m 横向覆盖 / 8000 px 图宽 | 约 18.75 mm/px | 50 mm 靶心约 2.67 px；2 mm 横向位移约 0.107 px，靶心定位稳定性难以保证。 |
| 30 m 距离 / 8000 px 像素焦距 | 约 3.75 mm/px | 50 mm 靶心约 13.3 px，2 mm 横向位移约 0.533 px；仍需验证模糊、倾斜和系统误差。 |
| 同上，8 m 基线，像点 σ = 0.01 px | 单期深度 σ 约 0.20 mm | 仅理想双视几何传播，未包含控制点、标定、热扰动等误差。两期独立误差合成还会放大。 |
前向深度通常更难测准
近似平行双视条件下，GSD ≈ Z/fpx，σZ ≈ √2·Z²·σpx/(fpx·B)。距离增加会显著放大深度误差，缩短基线也会削弱深度约束。实际边坡应对沿坡、垂坡与法向位移分别给出误差预算，不能用横向灵敏度代表三维精度。
消除漂移需要可观测的约束
温度、对焦与机械状态会影响相机内参。稳定参考能够帮助分离相机变化与结构变化，但基准共面、视角单一时，焦距和距离等参数会强相关。增加空间分布、多角度影像、标定先验与独立检查，才能检验补偿是否有效。参考：视觉位移监测温度影响研究 ↗
研究参照：Maboudi 等的桥梁受控加载实验使用 100 MP 相机、80 mm 镜头、约 1.3 mm GSD 和稳定区域控制网，并与位移传感器等交叉验证，报告与位移传感器差异小于 1 mm。这说明特定条件下的技术潜力，不能外推为普通无人机在 150 m 覆盖条件下的同等精度。原始论文与实验条件 ↗
一机多坡与运营测算展开阅读
05 / One UAV, multiple slopes
从单坡布点，走向一机多坡。
适合沿铁路、公路和基础设施通道分布的风险边坡。以共享无人机、固定靶标和重复任务降低边际采集成本，前提是航程、空域、天气、补能和精测作业时长允许。
| 输入 | 初步量级 | 待核实项 |
|---|---|---|
| 单坡年度预算 | 4–5 万元 / 年 | 客户需求假设；明确是否含建网、设备折旧、维护、软件、人工、保险与税费。 |
| 计划频次 | 2 次 / 天，约 730 次 / 年 | 按 365 天计算的计划轮次；不等于天气和空域条件下的有效结果数。 |
| 计划轮次摊销 | 约 55–68 元 / 坡次 | 年度预算除以 730，仅作量级估算；补飞、转场和实际可用率会改变成本。 |
| 单机覆盖多个边坡 | 按实际作业窗口测算 N | 单轮总时长 = 各坡转场、取景、分区多视采集、补拍之和 + 起降与补能。不可预先承诺覆盖坡数。 |
建议实施顺序：单坡验证 → 多时段试运行 →
多坡任务化运营
本方案提出拟建的监测算法与业务流程。现有平台可作为任务与数据组织的接入基础；靶标识别、闭环取景、变形解算和精度验收须经专项研发及现场验证。此页与交互实验不代表已部署的滑坡预警能力。
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亲手调整条件，
看懂测量结果。
调整基线、相机姿态、焦距漂移与测点位移，观察像点、位姿、独立检查和跨期解算结果。