一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统，包括固定的可旋转摄像头、网络传输模块、电源管理模块、图像存储模块、数据存储模块和数据展示模块；通过摄像头进行图像的采集，获得多张图像，然后上传；对上传的图像进行处理、计算；计算单张图像上目标监测点之间的实际相对位置，并计算一测回的水平闭合差和竖向闭合差；采用高程传递和位移传递，结合闭合差进行平差，计算目标监测点之间的实际相对位置并存储；循环前述步骤一次；将前后两次的计算结果进行对比，获取各目标监测点在监测平面内相对于起始目标监测点的实际变形量。本发明专利技术可实现一观测点对多目标的变形测量，从而可以实现低成本的无接触建构筑物的变形监测。变形监测。变形监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统


[0001]本专利技术涉及工程变形监测和测量
，尤其是一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统。

技术介绍

[0002]市政、桥梁、水利、土木等工程变形监测是结构健康监测的重要内容，是评价结构稳定性的重要指标。以水准仪、全站仪等为代表的常规测量方法，这些监测手段工作量大，受仪器操作方式的影响较大。测量机器人、三维激光扫描技术、静力水准测量等为代表的新监测手段受场地和安装难度、价格等因素影响，难以推广。
[0003]视觉变形监测测量技术融合了摄影测量、图像处理和计算机技术，以非量测数码相机设备获取目标图像，通过计算机对图像进行处理，比较目标点影像在图像序列上的变化，由此计算出位移的二维位移变形监测技术。
[0004]但是，现有的图像处理方法采用定点定向的方式，一个设备固定视角观测一个点，效率低，对于大面积长距离监测测量场景，就需要许多设备，不经济的同时还使得安装工作量加大。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统，采用图形拼接和位移数据传递方法，实现对目标物变形的非接触测量。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，包括以下步骤，
[0007]1)通过摄像头对所有的目标监测点进行图像的采集，获得多张图像，每张图像上至少包含两个目标监测点，然后将图像传输到服务器的图像处理平台；
[0008]2)对上传的图像进行处理、计算，得出单张图像上第一个目标监测点与最后一个目标监测点之间的图像相对位置；
[0009]3)通过步骤2)中两个目标监测点之间的图像相对位置计算单张图像上这两个目标监测点之间的实际相对位置，并由这两个目标监测点之间的实际相对位置计算一测回的水平闭合差和竖向闭合差；
[0010]4)采用高程传递和位移传递，结合步骤3)中的水平闭合差和竖向闭合差进行平差，计算其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置并存储；
[0011]5)循环步骤1)-4)一次；
[0012]6)将当前获得的其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置的计算结果与前一次获得的其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置的计算结果进行对比，获取各目标监测点在监测平面内相对于起始目标监测点的实际变形量。
[0013]进一步的说，本专利技术所述的步骤1)中，摄像头为可调节焦距参数的旋转相机镜头；所述的目标监测点为多个，所有的目标监测点处于同一平面内。
[0014]再进一步的说，本专利技术所述的目标监测点上设置有直径为M的圆形靶标， M为10～15cm。
[0015]再进一步的说，本专利技术所述的步骤1)中，具有n个目标监测点，n为大于 1的自然数，图像采集时，设定每次拍摄的测段长度为两个相邻的目标监测点，每拍摄一测段，摄像头焦距就调整一次；两点间拍摄，n个目标监测点往返共拍摄2(n-1)张图像。
[0016]再进一步的说，本专利技术所述的步骤2)中，图像相对位置的计算方式为：
[0017]在图像上对相邻的两个目标监测点的靶标分别进行识别，计算两个靶标的中心点坐标和两个靶标的横竖轴的像素长度，在第i张图像上，i点靶标的中心点坐标为(x
2i-1
，y
2i-1
)，(i+1)点靶标的中心点坐标为(x
2i
，y
2i
)；i点靶标的横竖轴的像素长度为(a
2i-1
，b
2i-1
)，(i+1)点靶标的横竖轴的像素长度为(a
2i
，b
2i
)。
[0018]再进一步的说，本专利技术所述的步骤3)中，通过步骤2)中两个目标监测点之间的图像相对位置计算单张图像上这两个目标监测点之间的实际相对位置的方式为：
[0019]根据两个相邻的目标监测点的靶标的中心点坐标计算两者之间的像素差值为(x
2i-x
2i-1
,y
2i-y
2i-1
)；则，(i+1)点的实际相对位置坐标为，
[0020](Δx
i
,Δy
i
)＝[(x
2i-y
2i-1
)R
xi
,(y
2i-y
2i-1
)R
yi
]；
[0021]其中R
xi
、R
yi
分别为中间图像横竖轴方向上的平均换算比例，
[0022][0023][0024]再进一步的说，本专利技术所述的步骤3)中，一测回的水平闭合差X
m
和竖向闭合差Y
m
为：
[0025][0026][0027]再进一步的说，本专利技术所述的步骤4)中，根据水平闭合差X
m
和竖向闭合差Y
m
计算各测段水平修正数Δm
x
和竖向修正数Δm
y
分别为：
[0028][0029][0030]平差修正后的(i+1)点的实际相对位置坐标为(Δx
i
+Δm
x
,Δy
i
+Δm
y
)，
[0031]则，采用高程传递和位移传递，(i+1)点相对于起始目标监测点的实际相对位置为
[0032]同时，本专利技术还提供了一种基于影像识别的平面变形监测测量系统，包括采集端、服务器端和客户端；
[0033]所述的采集端，包括固定的可旋转摄像头、网络传输模块、电源管理模块以及图像存储模块；所述可旋转摄像头采集图像，并将图像通过网络传输模块传输到服务器的图像
处理平台；
[0034]所述的服务器端，包括图像处理平台、数据存储模块以及数据展示平台；所述图像处理平台采用包含权利要求1所述计算方法，计算解析各目标监测点的相对位置数据后得到变形数据；所述的数据存储模块将计算的变形数据存储入数据库；所述的数据展示平台可将各监测点相对变形数据标注在拼接的图像上，并通过网页形式将展示出来。
[0035]进一步的说，本专利技术所述的可旋转摄像头在监测系统安装时根据现场基准点和监测点的分布进行调试，预先设置焦距参数以及每次可旋转摄像头的转动角度。
[0036]本专利技术的有益效果是，解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术使用固定位置的可旋转变焦摄像头对目标监测点依次进行拍摄，利用高程和位移的传递，并采用专门图形算法计算各监测点的变形，可实现一观测点对多目标的变形测量，从而可以实现低成本的无接触建构筑物的变形监测。
附图说明
[0037]图1是本专利技术测量系统的硬件连接框图；
[0038]图2是本专利技术初始测量时的状态示意图；
[0039]图3是两测点之间距离的向量图；
[0040]图4-图5是本专利技术测量过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：包括以下步骤，1)通过摄像头对所有的目标监测点进行图像的采集，获得多张图像，每张图像上至少包含两个目标监测点，然后将图像传输到服务器的图像处理平台；2)对上传的图像进行处理、计算，得出单张图像上第一个目标监测点与最后一个目标监测点之间的图像相对位置；3)通过步骤2)中两个目标监测点之间的图像相对位置计算单张图像上这两个目标监测点之间的实际相对位置，并由这两个目标监测点之间的实际相对位置计算一测回的水平闭合差和竖向闭合差；4)采用高程传递和位移传递，结合步骤3)中的水平闭合差和竖向闭合差进行平差，计算其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置并存储；5)循环步骤1)-4)一次；6)将当前获得的其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置的计算结果与前一次获得的其余目标监测点相对于起始目标监测点的实际相对位置的计算结果进行对比，获取各目标监测点在监测平面内相对于起始目标监测点的实际变形量。2.如权利要求1所述的一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：所述的步骤1)中，摄像头为可调节焦距参数的旋转相机镜头；所述的目标监测点为多个，所有的目标监测点处于同一平面内。3.如权利要求2所述的一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：所述的目标监测点上设置有直径为M的圆形靶标，M为10～15cm。4.如权利要求3所述的一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：所述的步骤1)中，具有n个目标监测点，n为大于1的自然数，图像采集时，设定每次拍摄的测段长度为两个相邻的目标监测点，每拍摄一测段，摄像头焦距就调整一次；两点间拍摄，n个目标监测点往返共拍摄2(n-1)张图像。5.如权利要求4所述的一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：所述的步骤2)中，图像相对位置的计算方式为：在图像上对相邻的两个目标监测点的靶标分别进行识别，计算两个靶标的中心点坐标和两个靶标的横竖轴的像素长度，在第i张图像上，i点靶标的中心点坐标为(x
2i-1
，y
2i-1
)，(i+1)点靶标的中心点坐标为(x
2i
，y
2i
)；i点靶标的横竖轴的像素长度为(a
2i-1
，b
2i-1
)，(i+1)点靶标的横竖轴的像素长度为(a
2i
，b
2i
)。6.如权利要求5所述的一种基于影像识别的平面变形监测测量方法，其特征在于：所述的步骤3)中，通过步骤2)中两个目标监测点之间的图像相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周剑峰，黄彬，陈锋，张宇捷，王璐，夏宁，
申请(专利权)人：常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：