桥梁表观病害的检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种桥梁表观病害的检测系统及其检测方法，涉及桥梁表观病害检测技术领域，主要目的是使得桥梁表观病害检测的操作更加简单方便，提高工作效率以及施工安全性。本发明专利技术的主要技术方案为：该系统包括双轴运动机构，包括水平旋转部和设置于水平旋转部上的垂直旋转部；相机，设置于垂直旋转部，相机包括镜头，镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，镜头上设置有激光测距传感器，四个激光探头的激光发射方向和激光测距传感器的激光发射方向分别与镜头的光轴方向平行且均位于同一侧；以及数据处理装置，分别与双轴运动机构、相机和激光测距传感器电连接。本发明专利技术主要用于桥梁表观病害的检测。

【技术实现步骤摘要】
桥梁表观病害的检测系统及其检测方法
本专利技术涉及桥梁表观病害检测
，具体而言，涉及一种桥梁表观病害的检测系统及其检测方法。
技术介绍
桥梁表观病害的检测在桥梁检测中占有重要的地位，它以观测桥梁表观病害特征为主，包括观测桥梁的剥落、掉角、裂缝以及渗水泛碱等病害特征，并且检测结果要求给出桥梁病害的实际尺寸。目前，桥梁表观病害检测通常基于采用图像处理方式的非接触式桥梁表观病害检测方法，即利用可旋转的相机对桥梁表观进行旋转拍摄，由于相机旋转拍摄得到的图像信息会发生透视畸变，为了将发生透视畸变的图像信息矫正为正视图像信息，以便于病害的检测，现有技术中，通常由操作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标，以通过靶标的相对坐标获取透视畸变逆变换矩阵，再通过该变换矩阵对透视畸变的图像信息进行矫正，然后利用矫正后的正视图信息进行病害的检测，操作不便，工作效率较低，施工安全性较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种桥梁表观病害的检测系统及其检测方法，主要目的是使得桥梁表观病害检测的操作更加简单方便，提高工作效率以及施工安全性。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种桥梁表观病害的检测系统，包括：双轴运动机构，所述双轴运动机构包括水平旋转部和设置于所述水平旋转部上的垂直旋转部；相机，所述相机设置于所述垂直旋转部，所述相机包括镜头，所述镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，所述镜头上设置有激光测距传感器，四个所述激光探头的激光发射方向和所述激光测距传感器的激光发射方向分别与所述镜头的光轴方向平行且均位于同一侧，所述相机用于拍取带有四个所述激光探头投射点的图像信息；以及数据处理装置，所述数据处理装置分别与所述双轴运动机构、所述相机和所述激光测距传感器电连接，用于获取所述相机拍取的图像信息、所述激光测距传感器测得的距离信息和所述双轴运动机构的运动信息并进行相应处理。另一方面，本专利技术实施例还提供一种桥梁表观病害的检测方法，应用于前述的检测系统，包括：相机拍取带有激光探头发出的激光点的透视畸变图像信息；数据处理装置获取所述相机拍取所述透视畸变图像信息；所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标；所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵；所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测。进一步地，所述数据处理装置获取所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，包括：建立被检测面所在的空间直角坐标系，且所述被检测面分别与所述空间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正方向相交于一点，其中，Z轴正方向为所述镜头的光轴方向；获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数、所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数以及所述激光探头的相对位置坐标；根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标。进一步地，所述获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数，包括：生成从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面，且分别位于所述Y轴正方向和负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从所述第一辅助线与所述被检测平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅助线，其中，所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述Z轴分别形成的夹角相等，所述第三辅助线与所述Y轴平行；获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并利用激光测距传感器获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅助线的第二长度参数；根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述第三夹角参数，利用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述被检测平面的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所述第四夹角参数为所述第一夹角参数；所述第一预设公式为：其中，γ为第四夹角参数，os为第一长度参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。进一步地，所述获取所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数，包括：生成与所述Z轴具有第五夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z轴，从所述被检测面与所述X轴的交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线，从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述X轴正方向和负方向的第五辅助线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线与所述第四辅助线的交点延伸至所述第六辅助线的第七辅助线，其中，所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述辅助Z轴分别形成的夹角相等，所述第七辅助线与所述X轴平行；获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，并利用激光测距传感器获取所述第五辅助线的第五长度参数和所述第六辅助线的第六长度参数；根据所述第五长度参数、所述第六长度参数和所述第六夹角参数，利用第二预设公式计算所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述第四辅助线的交点连线与所述第七辅助线之间的第七夹角参数，所述第七夹角参数等于所述第二夹角参数；所述第二预设公式为：其中，ω为第七夹角参数，oh”为第五辅助线，ow为第六辅助线，θ'为第六夹角参数。进一步地，所述获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，包括：生成从所述Y轴的正方向依次分别延伸至所述第七辅助线两端点的第八辅助线和第九辅助线，其中，所述第八辅助线和第九辅助线所在的平面与坐标面YOZ垂直；获取所述第五夹角参数以及所述第八辅助线和所述第九辅助线之间的第八夹角参数；根据所述第五夹角参数和所述第八夹角参数，利用第三预设公式计算所述第六夹角参数；所述第三预设公式为：其中，θ'为第六夹角参数，ε为第五夹角参数，θ”为第八夹角参数。进一步地，所述根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标，包括：利用所述激光测距传感器获取所述空间直角坐标系的原点与所述被检测面与所述Z轴交点之间的距离参数；根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述距离参数，利用三角函数关系和空间平面方程计算所述被检测面的方程；根据所述激光探头的相对位置坐标，利用所述被检测面的方程计算与所述投射点相对坐标相对应的位于所述被检测面上的空间坐标；建立所述空间坐标的坐标点所在的平面直角坐标系，并以所述Z轴上的坐标点为原点，所述Z轴上的坐标点和与其相邻的坐标点构成的向量方向为X轴的正方向；根据所述平面直角坐标系和所述空间坐标，利用向量运算关系和三角函数关系计算与所述激光探头的相对位置坐标相对应的位于所述被检测面上的平面坐标，所述平面坐标为所述激光探头的投射点相对坐标。进一步地，所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵，包括：根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，利用第四预设公式计算所述透视畸变逆变换矩阵；所述第四预设公式为其中，为透视畸变逆变换矩阵，为激光投射点相对坐标的坐标矩阵，为相机拍取到透视畸变图像信息中激光点相对坐标的坐标矩阵，n为大于零的正整数。进一步地，所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵对所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁表观病害的检测系统，其特征在于，包括：双轴运动机构，所述双轴运动机构包括水平旋转部和设置于所述水平旋转部上的垂直旋转部；相机，所述相机设置于所述垂直旋转部，所述相机包括镜头，所述镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，所述镜头上设置有激光测距传感器，四个所述激光探头的激光发射方向和所述激光测距传感器的激光发射方向分别与所述镜头的光轴方向平行且均位于同一侧，所述相机用于拍取带有四个所述激光探头投射点的图像信息；以及数据处理装置，所述数据处理装置分别与所述双轴运动机构、所述相机和所述激光测距传感器电连接，用于获取所述相机拍取的图像信息、所述激光测距传感器测得的距离信息和所述双轴运动机构的运动信息并进行相应处理。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁表观病害的检测系统，其特征在于，包括：双轴运动机构，所述双轴运动机构包括水平旋转部和设置于所述水平旋转部上的垂直旋转部；相机，所述相机设置于所述垂直旋转部，所述相机包括镜头，所述镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，所述镜头上设置有激光测距传感器，四个所述激光探头的激光发射方向和所述激光测距传感器的激光发射方向分别与所述镜头的光轴方向平行且均位于同一侧，所述相机用于拍取带有四个所述激光探头投射点的图像信息；以及数据处理装置，所述数据处理装置分别与所述双轴运动机构、所述相机和所述激光测距传感器电连接，用于获取所述相机拍取的图像信息、所述激光测距传感器测得的距离信息和所述双轴运动机构的运动信息并进行相应处理。2.一种桥梁表观病害的检测方法，应用于权利要求1所述的检测系统，其特征在于，包括：相机拍取带有激光探头发出的激光点的透视畸变图像信息；数据处理装置获取所述相机拍取的所述透视畸变图像信息；所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标；所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵；所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测。3.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述数据处理装置获取所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，包括：建立被检测面所在的空间直角坐标系，且所述被检测面分别与所述空间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正方向相交于一点，其中，Z轴正方向为所述镜头的光轴方向；获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数、所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数以及所述激光探头的相对位置坐标；根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标。4.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于，所述获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数，包括：生成从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面，且分别位于所述Y轴正方向和负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从所述第一辅助线与所述被检测平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅助线，其中，所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述Z轴分别形成的夹角相等，所述第三辅助线与所述Y轴平行；获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并利用激光测距传感器获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅助线的第二长度参数；根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述第三夹角参数，利用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述被检测平面的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所述第四夹角参数为所述第一夹角参数；所述第一预设公式为：其中，γ为第四夹角参数，os为第一长度参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。5.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于，所述获取所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数，包括：生成与所述Z轴具有第五夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z轴，从所述被检测面与所述X轴的交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线，从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述X轴正方向和负方向的第五辅助线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线与所述第四辅助线的交点延伸至所述第六辅助线的第七辅助线，其中，所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述辅助Z轴分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠华，崔凯华，王超，武旭娟，王秋实，王佳伟，韩基刚，鲁薇薇，李万德，吴宪锴，郭东升，李文全，
申请(专利权)人：辽宁省交通规划设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21