一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法，涉及一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法。步骤如下：在结构的监测点处固定一组共两个激光发射器；在距离监测点两个不同距离处分别固定一个投射屏幕；打开监测点处的激光发射器，让两个激光发射器的光斑分别照射在两个投射屏幕上；在两个投射屏幕前分别固定一个摄像头，通过摄像头分别获得两个激光发射器的光斑的实时图像；利用灰度化和二值化处理所获得的图像，计算出两个屏幕上光斑的实时坐标；最后根据两个光斑的坐标，以及两个投射屏幕距监测点的距离，通过公式计算出监测点的位移和转角。本发明专利技术可以有效地解决工程结构位移和转角的监测问题，并且具有较高的精度。

A Method of Monitoring Structural Displacement and Rotation Angle Based on Machine Vision

The invention discloses a method for monitoring structural displacement and rotation angle based on machine vision, and relates to a method for monitoring structural displacement and rotation angle based on machine vision. The steps are as follows: fixing a group of two laser emitters at the monitoring point of the structure; fixing a projection screen at two different distances from the monitoring point; opening the laser emitter at the monitoring point and letting the spot of two laser emitters shine on the two projection screens; fixing a camera in front of the two projection screens, and obtaining two through the camera respectively. Real-time image of laser emitter spot; real-time coordinates of the spot on two screens are calculated by gray and binary processing images; finally, displacement and rotation of the spot are calculated by formula according to the coordinates of the spot and the distance between the two projection screens and the monitoring point. The invention can effectively solve the problem of monitoring displacement and rotation angle of Engineering structure, and has high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法
本专利技术属于土木工程结构健康监测领域，涉及一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法。更确切的说，本专利技术涉及一种能够在工程结构的施工过程中，通过激光和机器视觉技术，根据监测点处激光发射器光斑的位置变化计算得到结构产生的位移和转角。
技术介绍
随着经济的不断发展，基础设施的建设不断增长，各种工程结构的规模和建设速度也在不断提高。在大型工程结构的施工过程中，为了能准确掌握结构是否处于安全状态，常需要对结构进行监测，以掌握结构的位移及转角等参数，工程人员据此来判断结构所处的状态。目前，在工程中，现场监测人员通常使用全站仪或经纬仪来对结构进行监测。但是这种监测方法也存在一些缺陷，首先，这些仪器操作起来都比较复杂，需要专业人员才能正确操作；其次，这些仪器的造价比较高昂，会大大增加结构的监测成本；更重要的是，由于结构的测点处可能同时存在位移和转角，上述仪器都不能成功将结构的位移和转角的影响区分开，可能对结构的参数获取造成影响，不利于工程人员对结构的安全状态进行判断。目前，激光技术和机器视觉技术已经发展的比较成熟，现有的激光发射器已经可以实现照射几本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在结构的监测点处用支架固定两个激光发射器；步骤2、在距离监测点两个不同距离处分别固定一个投射屏幕；步骤3、打开监测点处的激光发射器，让两个激光发射器的光斑分别照射在两个投射屏幕上；步骤4、在两个投射屏幕前分别固定一个摄像头，通过摄像头分别获得两个激光发射器在投射屏幕上的光斑的实时图像；步骤5、对步骤4中获得的光斑的实时图像进行灰度化和二值化处理，计算出两个投射屏幕上光斑的实时坐标；步骤6、根据两个光斑的坐标，以及两个投射屏幕距监测点的距离，通过公式计算出监测点的位移和转角。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在结构的监测点处用支架固定两个激光发射器；步骤2、在距离监测点两个不同距离处分别固定一个投射屏幕；步骤3、打开监测点处的激光发射器，让两个激光发射器的光斑分别照射在两个投射屏幕上；步骤4、在两个投射屏幕前分别固定一个摄像头，通过摄像头分别获得两个激光发射器在投射屏幕上的光斑的实时图像；步骤5、对步骤4中获得的光斑的实时图像进行灰度化和二值化处理，计算出两个投射屏幕上光斑的实时坐标；步骤6、根据两个光斑的坐标，以及两个投射屏幕距监测点的距离，通过公式计算出监测点的位移和转角。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法，其特征在于，所述的步骤6中公式是指：结构的转角公式为：式中，d1、d2分别为两个投射屏幕上光斑的位移，l1和l2分别是激光发射器距两个投射屏幕的距离，θ为结构在监测过程中产生的转角；结构在监测过程中的位移所公式为：D＝d2-l2×tanθ式中，d2为距离激光发射器远处的投射屏幕上光斑的位移，l2为激光发射器距远处投射屏幕的距离，θ为结构在监测过程中产生的转角，D为结构在监测过程中产生的位移。3.根据权利要求1或2所述的一种基于机器视觉的结构位移和转角的监测方法，其特征在于，所述的步骤5中图像处理是指：首先通过灰度化处理将步骤4中所获得的彩色图片处理成灰度图，然后再根据现场实际的光照条件，逐渐增加阈值的大小，直到黑白图像中光斑和圆片的边界圆滑为止，将图片处理成仅有黑白两色，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪峰，刘鹏，刘程程，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21