随着我国经济的飞速增长,我国的交通网建设也迅速增长。高速公路网络以及高速铁路大量建设,城市地铁建设也进入高速发展期,我国隧道及地下工程对于TBM(Tunnel Boring Machine,隧道掘进机)的需求也越来越大。然而TBM设备庞大,对地质条件的适应性不够灵活,其在施工时对围岩变形影响显著,如果在没有预警的情况下遇到不良地质条件,很可能由于过大的隧道变形会造成隧道塌方、TBM卡机等工程事故。因此对隧道的变形情况进行实时的监测具有十分重要的意义。本文提出了基于双目视觉及激光测距的隧道变形监测方案以实现隧道变形的自动、精确及实时的监测。在课题组前期研究成果的基础上,在隧道岩壁上设置人工标志点,由激光测量系统完成部分点的测量,由双目立体视觉系统获取岩壁其他标志点相互位置,由基于半定规划的拼接方法完成数据的融合。论文首先介绍了 TBM施工的概况以及由于隧道过大变形可能导致的后果,简单介绍了目前国内外关于隧道变形监测的方法,提出了论文的研究意义。之后对本课题的整体测量方案进行了详细的叙述,对双目立体视觉系统的误差来源进行分析,建立了系统的误差模型,分析推算出不同工作距离条件下合理的双目系统的结构参数。随后对双目立体视觉系统的各个步骤进行了详细的介绍,介绍了摄像机成像模型及标定方法,摄像机的畸变模型以及畸变矫正及极线校正的方法,提取目标形心的图像处理方法,立体匹配以及三维信息恢复方法。提出了基于三点法的相邻隧道断面拼接方法以及基于半定规划的激光测距及双目视觉系统的数据融合方法,以提高系统的测量效率。最后,搭建了实验系统分别在实验室以及隧道施工现场进行实验,以验证方案是否达到了设计要求。