一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法，通过对堆载图像的动态采集，带RTK定位功能的摄像机通过视觉算法分析计算试验中堆载的沉降变化量和倾斜角度，后台服务模块部署测量算法和数据管理功能，并且后台服务模块与图像采集模块通过Internet连接，移动端通过Internet与后台服务模块双向连接。本发明专利技术具有提高监测的智能化和自动化水平，提高监测的便捷性和安全性，提高试验的便利性，提高监测实时性，降低成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法
本专利技术涉及静载荷堆载监测
，特别是一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法。
技术介绍
目前，在建筑工程中，静载荷堆载试验是保证工程安全不可或缺的试验环节。在试验过程中，可能会发生堆载发生偏心导致系统失稳，存在很大的安全隐患。所以，本专利技术基于机器视觉实现静载荷堆载试验的安全监测及试验环境的实时监控。现行的检测主要以大地水准测量为主，包括精密水准测量、精密三角高程测量等，该方法是国内外普遍采用的沉降检测方法，但该方法需要由专业技术人员使用专业设备来完成，成本高，无法实现实时监测。为此我们研发了一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法，具有实际工程价值。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法，具有提高监测的智能化和自动化水平，提高监测的便捷性和安全性，提高试验的便利性，提高监测实时性，降低成本等优点。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统，包括图像采集模块、移动端、后台服务模块，所述图像采集模块包括摄像机、固定参照物、堆载平台与堆载，所述堆载平台的顶端四角处各设有一光源，所述堆载设置在所述堆载平台的顶端处，所述摄像机设置在所述堆载平台的一对角线上，所述固定参照物竖直放置在所述堆载平台的一侧，并且设置在所述堆载平台的另一对角线的垂直平分线上，所述摄像机通过视觉算法分析计算试验中所述堆载的沉降变化量和倾斜角度，所述后台服务模块部署测量算法和数据管理功能，并且与所述图像采集模块通过Internet连接，所述移动端通过Internet与所述后台服务模块双向连接。优选的，为了基于机器视觉的智能监测，所述摄像机为带RTK定位功能的两个单目摄像机或者一个双目摄像机。优选的，一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统的监测方法，包括以下步骤：3.1、启动摄像机，实时采集静载试验的所述堆载平台的图像，如果环境较暗则开启所述堆载平台上的所述光源；提高实时性，降低成本。3.2、利用RTK定位技术，测算两个所述摄像机之间的实际距离，并且将数据整理上传至所述后台服务模块，作为静载试验的所述堆载平台的物理特征保存；3.3、所述摄像机将采集的图像上传至所述后台服务模块，并通过所述后台服务模块中封装的算法，分析实时图像；3.4、根据所述堆载预先设定的沉降量和倾斜角度的等级范围值判定所述堆载平台的安全等级；3.5、利用云服务技术，将监测数据和安全等级下发至所述移动端，用于试验人员及时查看所述堆载平台的安全信息，如果监测数值超出安全阈值，则监测设备报警。提高监测便捷性和安全性。优选的，所述步骤3.3中包括以下步骤：3.3.1、将图像中的所述固定参照物与地面看作固定的测量坐标系；3.3.2、通过图像滤波模糊化减少无用信息的干扰；3.3.3、根据两个所述摄像机之间的实际距离，图像中所述固定参照物与两个所述摄像机之间的像素距离，利用相似三角形的像素尺寸与实际距离之间的比例关系，获取所述堆载的总体物理尺寸，并根据重物特性估算出所述堆载的总质量；3.3.4、利用频域分析将堆载重物之间以及与所述堆载平台的底边线提取出；3.3.5、在测量坐标系中，计算初次采集图像中的直线相关数据信息，同时保存到所述后台服务模块中，并且作为监测的初始基准位置信息；3.3.6、将不同时间采集图像中测量的直线信息与初始基准位置信息进行对比分析，获取与基准位置之间的距离变化量和直线变化后所成夹角的角度值，即为静载荷堆载试验的所述堆载平台的沉降量和倾斜角度。优选的，所述步骤3.3.3中，或者使用双目摄像机时，可根据摄像机图像之间的极限约束原则，求解出试验的所述堆载的视差图，通过所述堆载的外边缘轮廓的重建，获取所述堆载的三维空间尺寸，从而估算出所述堆载的总质量。优选的，步骤3.1中，所述光源为点光源或者线光源，并且通过小于1Hz的低频数字脉冲调制。优选的，步骤3.2中，所述后台服务模块为后台服务器，所述后台服务器对数据进行接收和存储。优选的，步骤3.3.2中，所述图像滤波使用频域进行去噪，并且检测边缘。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1.本专利技术所述基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统及监测方法，基于机器视觉实现了静载荷试验堆载安全性的智能监测，提高自动化智能化水平；2.利用云服务技术，将后台测算与移动端数据查看高效地结合起来，提高监测的便捷性和安全性；3.基于机器视觉和RTK定位技术，实现了堆载总质量的估算，为试验提供诸多便利；4.监测系统安装简单，使用方便，提高实时性，降低成本。附图说明附图1为本专利技术所述基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。附图1中，一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统，包括图像采集模块、移动端20、后台服务模块30，图像采集模块包括摄像机10、固定参照物40、堆载平台55与堆载60。堆载平台55的顶端四角处各设有一光源50，堆载60设置在堆载平台55的顶端处，摄像机10设置在堆载平台55的一对角线上，固定参照物40竖直放置在堆载平台55的一侧，并且设置在堆载平台55的另一对角线的垂直平分线上。摄像机10为带RTK定位功能的两个单目摄像机或者一个双目摄像机。一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统的监测方法，包括以下步骤：3.1、启动摄像机10，实时采集静载试验的堆载平台55的图像，如果环境较暗则开启堆载平台55上的光源50；光源50为点光源或者线光源，并且通过小于1Hz的低频数字脉冲调制。3.2、利用RTK定位技术，测算两个摄像机10之间的实际距离，并且将数据整理上传至后台服务模块30，作为静载试验的堆载平台55的物理特征保存；后台服务模块30为后台服务器，后台服务器对数据进行接收和存储。3.3、摄像机10将采集的图像上传至后台服务模块30，并通过后台服务模块30中封装的算法，分析实时图像；包括以下步骤：3.3.1、将图像中的固定参照物40与地面看作固定的测量坐标系。3.3.2、通过图像滤波模糊化减少无用信息的干扰，图像滤波使用频域进行去噪，并且检测边缘。3.3.3、根据两个摄像机10之间的实际距离，图像中固定参照物40与两个摄像机10之间的像素距离，利用相似三角形的像素尺寸与实际距离之间的比例关系，获取堆载60的总体物理尺寸，并根据重物特性估算出堆载60的总质量；或者使用双目摄像机时，可根据摄像机图像之间的极限约束原则，求解出试验的堆载60的视差图，通过堆载60的外边缘轮廓的重建，获取堆载60的三维空间尺寸，从而估算出堆载60的总质量。3.3.4、利用频域分析将堆载重物之间以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统，其特征在于：包括图像采集模块、移动端、后台服务模块，所述图像采集模块包括摄像机、固定参照物、堆载平台与堆载，所述堆载平台的顶端四角处各设有一光源，所述堆载设置在所述堆载平台的顶端处，所述摄像机设置在所述堆载平台的一对角线上，所述固定参照物竖直放置在所述堆载平台的一侧，并且设置在所述堆载平台的另一对角线的垂直平分线上，所述摄像机通过视觉算法分析计算试验中所述堆载的沉降变化量和倾斜角度，所述后台服务模块部署测量算法和数据管理功能，并且与所述图像采集模块通过Internet连接，所述移动端通过Internet与所述后台服务模块双向连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统，其特征在于：包括图像采集模块、移动端、后台服务模块，所述图像采集模块包括摄像机、固定参照物、堆载平台与堆载，所述堆载平台的顶端四角处各设有一光源，所述堆载设置在所述堆载平台的顶端处，所述摄像机设置在所述堆载平台的一对角线上，所述固定参照物竖直放置在所述堆载平台的一侧，并且设置在所述堆载平台的另一对角线的垂直平分线上，所述摄像机通过视觉算法分析计算试验中所述堆载的沉降变化量和倾斜角度，所述后台服务模块部署测量算法和数据管理功能，并且与所述图像采集模块通过Internet连接，所述移动端通过Internet与所述后台服务模块双向连接。


2.根据权利要求1所述基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统，其特征在于，所述摄像机为带RTK定位功能的两个单目摄像机或者一个双目摄像机。


3.一种根据权利要求2所述基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.1、启动摄像机，实时采集静载试验的所述堆载平台的图像，如果环境较暗则开启所述堆载平台上的所述光源；
3.2、利用RTK定位技术，测算两个所述摄像机之间的实际距离，并且将数据整理上传至所述后台服务模块，作为静载试验的所述堆载平台的物理特征保存；
3.3、所述摄像机将采集的图像上传至所述后台服务模块，并通过所述后台服务模块中封装的算法，分析实时图像；
3.4、根据所述堆载预先设定的沉降量和倾斜角度的等级范围值判定所述堆载平台的安全等级；
3.5、利用云服务技术，将监测数据和安全等级下发至所述移动端，用于试验人员及时查看所述堆载平台的安全信息，如果监测数值超出安全阈值，则监测设备报警。


4.根据权利要求3所述基于机器视觉的静载荷堆载安全监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤3.3中包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：程荣，张亦明，
申请(专利权)人：元准智能科技苏州有限公司，苏州市建筑科学研究院集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32