一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，包括以下步骤：S1、采用摄像设备对桥梁的每一个节段进行变焦扫描，得到多张图像底片；S2、对多张图像底片中模糊的图像底片进行桥梁结构轮廓超分辨率重建，得到清晰桥梁图像底片；S3、将所有清晰桥梁图像底片按照桥梁节段对应位置依次相连，得到桥梁结构轮廓；本发明专利技术解决了传统方法会产生拼接误差、传统方法在扫描时距离摄像机远的桥梁节段的轮廓所占的分辨率会减小、以及远处的桥梁节段轮廓在摄像机里面的底片上会呈现扭曲状态的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法


[0001]本专利技术涉及桥梁结构轮廓构建方法，具体涉及一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法。

技术介绍

[0002]传统方法在采集过程中对每一个节段扫描时视场角同时包括3个节段的信息(中间节段为主要获取单元，左右相邻节段的部分信息)，并因为包含多个节段的信息，所以在数据处理过程中采用的拼接节段的底片，并且在整个过程中采用的是定焦，见下描述：
[0003]摄像机从左向右依次对每一节段进行扫描，例如对第5、6、7号节段进行扫描。并进行拼接，但是对每一节段扫描时，摄像机的视场角跨越与之相邻的两个节段，例如扫描第6节段，会同时扫到第5、7节段，每一节段的扫描面内都会与其相邻的两个节段产生重叠部分，而这个重叠部分的产生目的是为了后期在重叠部分找到同名点(特征点)进行节段之间的拼接。在重叠区域找到特征点进行拼接节段，会产生拼接误差。
[0004]图1～4为传统方法对5、6、7节段进行扫描并拼接的过程示意图。整个扫描过程中摄像机为定焦(焦距不变的情况下，桥梁结构轮廓在摄像机内存在近大远小的现象，所以远处的节段如第1节段和第12节段，相比起跨中的节段，在底片中，桥梁结构轮廓占比较小，非桥梁结构轮廓占比较大，画幅和分辨率不变的情况下，桥梁结构轮廓所占的分辨率会减小，不利于轮廓线提取，再者就算提取出来也是有很大的误差)。
[0005]若桥梁跨度很大，远处的桥梁节段轮廓在摄像机里面的底片上会呈现扭曲状态，如图5所示，因为除了摄像机正对的节段为正轴摄影外，其余均为倾斜摄影，也会有“近大远小”的情况。“近大远小”的情况在采集过程和数据处理过程中都会出现，在采集过程中是为了避免近大远小而引起的桥梁结构轮廓占比小，分辨率小的提取结构误差；在数据处理过程是为了将摄像机采集的底片效果与实际的桥梁结构轮廓契合，采取的纠正措施。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法解决了以下问题：
[0007]1、传统方法在扫描时会覆盖3个节段，在拼接需寻找特征点进行拼接，会产生拼接误差；
[0008]2、传统方法在扫描时，摄像机为定焦，距离摄像机远的桥梁节段的轮廓所占的分辨率会减小；
[0009]3、远处的桥梁节段轮廓在摄像机里面的底片上会呈现扭曲状态。
[0010]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，包括以下步骤：
[0011]S1、采用摄像设备对桥梁的每一个节段进行变焦扫描，得到多张图像底片；
[0012]S2、对多张图像底片中模糊的图像底片进行桥梁结构轮廓超分辨率重建，得到清
晰桥梁图像底片；
[0013]S3、将所有清晰桥梁图像底片按照桥梁节段对应位置依次相连，得到桥梁结构轮廓。
[0014]进一步地，所述步骤S1中摄像设备包括：摄像机和线性激光测距灯。
[0015]进一步地，所述步骤S1包括以下分步骤：
[0016]S11、对桥梁划分为多个节段；
[0017]S12、将摄像设备置于桥梁中心的正前方；
[0018]S13、旋转摄像设备，对桥梁的每个节段进行扫描，得到多张图像底片。
[0019]上述进一步方案的有益效果为：在每一节段的图像扫描面内不存在与相邻节段的重叠部分，各节段的扫描面为独立的，直接拼接，不需要找到特征点进行匹配拼接，避免了传统每一节段的图像重叠带来的拼接误差。
[0020]进一步地，所述步骤S13包括以下步骤：
[0021]S131、根据摄像设备距离桥梁节段的距离，调节摄像设备得到扫描焦距；
[0022]S132、调节扫描的焦距，采用摄像设备扫描与该焦距匹配的桥梁的节段，得到图像底片；
[0023]S133、旋转摄像设备，对准下一桥梁的节段，并跳转至步骤S132，直到扫描完所有节段，得到多张图像底片。
[0024]上述进一步方案的有益效果为：每一节段采用不同的焦距，从而满足桥梁结构轮廓在底片中的占比以及分辨率，真实还原桥梁结构轮廓的要求。
[0025]进一步地，所述步骤S131中焦距的计算公式为：
[0026][0027]式中式中
[0028]其中，f为当前扫描的桥梁节段所对应的标准焦距，f1为下一桥梁的节段所对应的扫描焦距；L为当前扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线长，L1为下一相邻节段扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线长；a为当前扫描的桥梁节段的长度，b为当前扫描的桥梁节段的右侧距离摄像设备镜片中心的直线长度，c为当前扫描的桥梁节段的左侧距离摄像设备镜片中心的直线长度；a1为扫描的下一相邻桥梁节段的长度，b1为扫描的下一相邻桥梁节段的右侧距离摄像设备镜片中心的直线长度，c1为扫描的下一相邻桥梁节段的左侧距离摄像设备镜片中心的直线长度；b1＝，θ1为当前扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线与c边的夹角，θ2为当前扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线与b边的夹角，为下一相邻节段扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节
段两端形成的三角形中线与c1边的夹角，为下一相邻节段扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线与b1边的夹角。
[0029]上述进一步方案的有益效果为：对离摄像机镜头近的节段选择短焦，远端节段选择长焦，因为每个节段的焦距不一样，所以桥梁结构在画幅中的占比会不同，在连接图像序列时每个节段的底片不能够直接连接，要确保焦距的改变能保证每一节段的后期连接顺滑，不存在锯齿现象，如图13和14。
[0030]进一步地，所述步骤S3包括以下分步骤：
[0031]S31、将扫描的桥梁节段与扫描时的图像底片间直线的倾斜度大于倾斜度阈值的图像底片筛选出来，并对筛选出来的清晰桥梁图像底片进行矫正；
[0032]S32、将矫正后的清晰桥梁图像底片和未矫正的清晰桥梁图像底片按照桥梁节段对应位置依次相连，得到桥梁结构轮廓。
[0033]进一步地，所述步骤S31中对所述的清晰桥梁图像底片进行矫正的公式为：
[0034][0035]其中，d1为图像底片中待矫正桥梁节段的最低高度，d1
*
为矫正后的桥梁节段的高度，b为当前扫描的桥梁节段的右侧距离摄像设备镜片中心的直线长度，c为当前扫描的桥梁节段的左侧距离摄像设备镜片中心的直线长度，a为当前扫描的桥梁节段的长度，θ为c和b的夹角。
[0036]综上，本专利技术的有益效果为：
[0037]1、本专利技术对桥梁进行了分段，每次仅扫描一个节段，无需寻找特征点进行拼接，仅需根据桥梁结构依次进行拼接，不产生拼接误差。
[0038]2、本专利技术根据摄像设备距离桥梁节段的距离，计算得到每次扫描的焦距，不同的桥梁节段，有对应的扫描的焦距，避免距离摄像机远的桥梁节段的轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用摄像设备对桥梁的每一个节段进行变焦扫描，得到多张图像底片；S2、对多张图像底片中模糊的图像底片进行桥梁结构轮廓超分辨率重建，得到清晰桥梁图像底片；S3、将所有清晰桥梁图像底片按照桥梁节段对应位置依次相连，得到桥梁结构轮廓。2.根据权利要求1所述的基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，其特征在于，所述步骤S1中摄像设备包括：摄像机和线性激光测距灯。3.根据权利要求1所述的基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：S11、对桥梁划分为多个节段；S12、将摄像设备置于桥梁中心的正前方；S13、旋转摄像设备，对桥梁的每个节段进行扫描，得到多张图像底片。4.根据权利要求3所述的基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，其特征在于，所述步骤S13包括以下步骤：S131、根据摄像设备距离桥梁节段的距离，调节摄像设备得到扫描焦距；S132、调节扫描的焦距，采用摄像设备扫描与该焦距匹配的桥梁的节段，得到图像底片；S133、旋转摄像设备，对准下一桥梁的节段，并跳转至步骤S132，直到扫描完所有节段，得到多张图像底片。5.根据权利要求4所述的基于定轴旋转摄影的桥梁结构轮廓构建方法，其特征在于，所述步骤S131中焦距的计算公式为：式中式中其中，f为当前扫描的桥梁节段所对应的标准焦距，f1为下一桥梁的节段所对应的扫描焦距；L为当前扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线长，L1为下一相邻节段扫描视野中摄像设备镜片中心与被扫描桥梁节段两端形成的三角形中线长；a为当前扫描的桥梁节段的长度，b为...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，张翔宇，刘一军，吴桐，周志祥，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：