基于标靶的测量坐标误差修正的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于标靶的测量坐标误差修正的方法，通过在标靶中标记出多个特征点，并测量每个特征点与标靶中心之间的距离Dn；将标靶中心设为基准点O，测量基准点O的三维坐标(x0,y0,z0)；计算出初始图像中每一个像素点的尺寸L，并且获得初始图像中的每个特征点的三维坐标(x

【技术实现步骤摘要】
基于标靶的测量坐标误差修正的方法


[0001]本专利技术涉及图像识别
，尤其涉及一种基于标靶的测量坐标误差修正的方法。

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。因此衍生了基于机器视觉的变形监测测量技术，其融合了摄影测量、图像处理和计算机技术，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，可以计算出二维位移变形。
[0003]例如，将标靶安装在目标结构上，采用单目摄像机可对与其成像面平行的平面内靶标位移进行二维平面内的有效监测。但是单目摄像机不具备测距功能，当标靶因为外力因素发生偏转或与摄像机之间的距离改变时，通过图像识别技术将不能准确识别到靶标在二维平面内的位移。并且，因为标靶与摄像机之间的距离改变，会导致原有图像像素点标定尺寸不准确，从而对靶标位移的测量会出现较大的误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，采用摄像装置及标靶，所述标靶安装在监测对象上，所述摄像装置包括摄像头及测距模块，所述摄像头的成像面B正对于所述标靶所在的平面A，所述测距模块与所述摄像头连接，且所述测距模块位于所述摄像头和所述标靶之间，所述测距模块所在的平面C平行于所述平面A；所述方法包括以下步骤：S1：在所述标靶中标记出多个特征点，并测量每个特征点与标靶中心之间的距离Dn；S2：将所述标靶中心设为基准点O，测量所述基准点O的三维坐标(x0,y0,z0)；利用所述摄像装置连续拍摄所述标靶的图像，将初始时刻拍摄到的图像记为初始图像，将初始时刻之后拍摄到的图像记为下一帧图像；计算出所述初始图像中每一个像素点的尺寸L，并且获得所述初始图像中的每个特征点的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)；S3：根据所述像素点的尺寸L，在所述下一帧图像中，重新确定每个特征点与所述标靶中心之间的距离Dn
’
，并且获得下一帧图像中每个特征点的三维坐标(x'
n
,y'
n
,z'
n
)；S4：将每个特征点的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)与三维坐标(x'
n
,y'
n
,z'
n
)进行比较，若两者相等，则说明所述标靶所在的平面A与成像面B保持平行，且所述平面A与所述测距模块之间的距离未发生变化，不用对测量坐标进行修正，继续监测所述标靶的位移情况；若两者不相等，则说明标靶所在的平面A发生了偏转或/和所述平面A与所述测距模块之间的距离发生了变化，要对所述标靶的测量坐标进行修正。2.如权利要求1所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，所述标靶为正方形，所述标靶上绘制有多个圆环，记过所述标靶中心点的水平方向的垂线为垂线H1，及过所述标靶中心点的竖直方向的垂线为垂线H2，所述垂线H1和H2与圆环的交点即为标靶的特征点，一个圆环能够标记出四个特征点。3.如权利要求2所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，所述像素点的尺寸L的计算公式为L＝d1/m，其中，d1为标靶边框的实际尺寸，m为初始图像中标靶边框占有的像素点数量。4.如权利要求1所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，步骤S4中，对所述标靶的测量坐标进行修正包括：当所述下一帧图像中的多个特征点的三维坐标(x'
n
,y'
n
,z'
n
)与初始图像中的多个特征点的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)之间的差值均为Δy时，说明标靶所在的平面A继续与成像面B保持平行，但是标靶所在的平面A与测距模块之间的距离发生了改变，要将基准点O的三维坐标修正为(x0,y0+Δy,z0)，同时对像素点的尺寸L进行重新标定。5.如权利要求1所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，步骤S4中，对所述标靶的测量坐标进行修正包括：当所述下一帧图像中的多个特征点的三维坐标(x'
n
,y'
n
,z'
n
)与初始图像中的多个特征点的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)之间y值变化存在增大、减小及不变时，说明标靶的第一转动轴与测距模块之间的距离未改变，但是标靶所在的平面A发生了偏转，要对下一帧图像中的特征点的三维坐标进行修正。6.如权利要求1所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，步骤S4中，对所述标靶的测量坐标进行修正包括：当所述下一帧图像中的多个特征点的三维坐标(x'
n
,y'
n
,z'
n
)与初始图像中的多个特
征点的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)之间y值变化为同时增大或者同时减小，并且增大或者减小的程度不同时，说明标靶所在的平面A与测距模块之间的距离发生改变，且标靶所在的平面A发生了偏转，要对下一帧图像中的特征点的三维坐标及基准点O的三维坐标同时进行修正，同时对像素点的尺寸L进行重新标定。7.如权利要求5所述的基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，对下一帧图像中的特征点的三维坐标进行修正具体包括：S50：利用所述测距模块找到所述下一帧图像中y值改变最小的两个特征点，分别记为特征点E1和特征点E2，将特征点E1和特征点E2的连线设为所述标靶的第一转动轴；所述标靶所在的平面A发生偏转后，记初始图像的中心点为中心点Q0，摄像装置拍摄到的下一帧图像的中心点为中心点Q1；S51：根据所述像素点的尺寸L及像素点数量，得到所述第一转动轴与所述中心点Q1之间的垂直距离d2；通过测距模块测量到的数据，计算出下一帧图像中心点Q1与初始图像中心点Q0之间y值的差值ΔD1；所述下一帧图像与初始图像之间的偏转角度α为：α＝arctan(ΔD1/d2)；S52：设特征点E1和特征点E2位于同一象限，在初始图像中，记特征点E1和特征点E2对应位置的特征点为E1
’
和E2
’
，所述特征点E1
’
和E2
’
与中心点Q0之间的距离分别为X
特
和Z
特
；此时，可以计算出下一帧图像相对于初始图像在X方向和Z方向的偏移量X
偏
和Z
偏
：S53：下一帧图像相对于初始图像在Y方向的偏移量Y
偏
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇捷，王众保，王璐，都海伦，苏园鹏，马雪林，夏康明，
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：