利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法技术

本发明专利技术公开了一种利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法。本发明专利技术针对传统的墙体表面缺陷检测方法效率低、误差大或安全性不足等问题，提出了利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷自动检测的方法。首先利用影像测量机器人的坐标测量功能确定待检测区域的边界坐标，然后根据影像全站仪望远镜相机拍摄单张图片的实际长和宽确定水平方向和竖直方向需拍摄的图片数量，进而得到影像全站仪望远镜相机在水平和竖直方向的平均偏移角度步长。最后控制影像全站仪望远镜相机按平均偏移角度步长自动采集检测区域的墙体表面图片。通过图像处理找到存在缺陷的图片后即可根据拍摄时的角度信息进行快速定位，方便后续处理。方便后续处理。方便后续处理。

【技术实现步骤摘要】
利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法


[0001]本专利技术属于工程测量领域，具体涉及一种利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，高层建筑在建成后，外部墙体长时间暴露在大气中，墙体表面可能会出现某些问题，比如裂缝，侵蚀损坏等，为了保证建筑物的安全性，保障人们的生命财产安全，需要对墙体表面缺陷进行检测。传统的墙体表面缺陷检测是通过人工的方式进行，需要利用脚手架、吊篮等升降设备构建高空作业平台，其危险性较大且经济和人力成本较高。目前墙体表面缺陷检测主要基于工业测量展开，利用相机对墙体表面拍摄像片，通过图像处理和近景摄影测量技术对墙体表面的缺陷进行识别、定位及测量。由于设备易受信号干扰，持续采集时间短，耗费时间长，目标采集不完整等局限性，仍需要改进新的技术实现墙体表面影像的高效自动化获取。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法，充分利用影像测量机器人的测角测距与望远镜相机同轴的特征，计算望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高，然后应用空间几何计算影像测量机器人拍摄时的平均偏移角度步长，准确而又快速的对目标墙体进行拍摄。通过影像测量机器人对墙体自动进行拍摄，将目标墙体分解成一张张可视化的图片，根据图片通过图像处理可以的到墙体表面的情况，利用影像全站仪获取坐标的能力，通过图片找出受损墙体的精确位置，制定后续的解决方案。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供的利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0005]S1、检测区域选定阶段
[0006](S1.1)利用影像测量机器人确定待检测墙体区域的边界坐标。
[0007]在合适的位置架设影像测量机器人，设置后视点进行设站与定向。利用影像测量机器人的望远镜相机瞄准墙体的边界用免棱镜的模式确定墙体边界的坐标。
[0008](S1.2)墙体面积计算包括如下：
[0009]以矩形墙体区域为例，根据影像测量机器人的坐标，分别可以测得墙体四个角点ABCD 的坐标。测得A点坐标(x1,y1,z1)、B点坐标(x2,y2,z2)、C点坐标(x3,y3,z3)、D点坐标(x4,y4,z4) 根据A、B、C、D、四个点的坐标把墙大致看作为一个平面，则待测墙体的面积为：
[0010][0011]AB为A点到B点的距离，AC为A点到C点的距离。
[0012]S2、图像采集阶段：
[0013](S2.1)计算望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高
[0014]影像测量机器人望远镜相机影像传感器与所拍摄单张照片的实际宽/高比值等于影像测量机器人拍摄时所调节的焦距与影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离的比值
[0015][0016][0017]其中h为影像测量机器人的远镜相机影像传感器的高度，H为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际高度，f为影像测量机器人拍摄时所调节的焦距，d为影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离。
[0018]其中w为影像测量机器人的远镜相机影像传感器宽度，W为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际宽度。
[0019](S2.2)根据墙体的长和宽AB、AC和望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高可以求出一行拍摄所需照片数量m，一列所需拍摄照片数量n
[0020][0021][0022](S2.3)计算影像测量机器人拍摄时的平均偏移角度步长
[0023]若把整个墙面拍摄完成则一行需要拍m张照片，一列需要拍n张照片，为了更快完成拍摄需要计算出影像测量机器人拍摄时的偏移角度。影像测量机器人和墙体的四个角点的坐标构成一个四棱锥。首先求出一行拍摄m张照片平均偏移角度步长α，则需要求出影像测量机器人和待测墙体水平方向两个角点A、B所构成的水平角∠AOB的大小，已知水平距离 OA
′
、OB
′
和AB
′
、的长度可以利用三角函数中的余弦定理求得
[0024][0025][0026]然后求出一列拍摄n张照片所平均偏移角度步长β，则需要求出影像测量机器人和待测墙体竖直方向两个角点A、C所构成的竖直方向的夹角AOC的大小，已知斜距OA、OC和 AC、的长度可以利用三角函数中的余弦定理求
[0027][0028][0029](S2.4)完成墙体表面的图像采集
[0030]根据计算出的水平平均偏移角度步长和竖直平均偏移角度步长控制影像全站仪
的望远镜相机自动完成整个墙体表面采集，对所得的图片进行存储，同时记录拍摄每张照片的水平角和竖直角信息。
[0031]S3、图像处理阶段：
[0032]对整个墙体表面完成采集，将所得的图片数据储存起来；并记录拍摄每张照片的水平角和竖直角信息，利用图像处理的方式对墙体表面进行检测，得到墙体表面缺陷的图片，利用水平角和竖直角信息，找出墙体表面缺陷的精确位置，方便后续对墙体缺陷的处理。
[0033]具体步骤如下：
[0034](S1.2)中已知墙体待检测墙体区域的边界坐标计算墙体面积包括如下：
[0035]根据影像测量机器人的坐标，分别可以测得墙体边界坐标ABCD的坐标。测得A点坐标 (x1,y1,z1)、B点坐标(x2,y2,z2)、C点坐标(x3,y3,z3)、D点坐标(x4,y4,z4)根据A、B、C、D、四个点的坐标把墙大致看作为一个平面则，待测墙体的面积为：
[0036][0037]AB为A点到B点的距离，AC为A点到C点的距离。
[0038](S2.1)中已知影像测量机器人望远镜相机影像传感器宽和高，拍摄时的焦距，计算影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离，计算望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高
[0039][0040][0041]其中h为影像测量机器人的远镜相机影像传感器的高度，H为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际高度，f为影像测量机器人拍摄时所调节的焦距，d为影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离。其中w为影像测量机器人的远镜相机影像传感器宽度，W 为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际宽度。
[0042](S2.2)中根据墙体的长和宽AB、AC和望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高可以求出一行拍摄所需照片数量m，一列所需拍摄照片数量n。
[0043][0044][0045](S2.3)中已知望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高计算出的水平平均偏移角度步长和竖直平均偏移角度步长，利用三角函数中的余弦定理求得
[0046][0047][0048][0049][0050]S3、中首先将采集到的墙体表面图像进行图像的预处理，首先对墙体表面的图像进行灰度化与直方图均衡化的处理，以去除不必要的墙体表面图像中的色彩信息，提高墙体表面图像的对比度，然后利用图像处理算法对墙体表面图像进行去噪，以去除不必要墙体表面图像中的噪声干扰，有利于边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测方法，其特征在于：包含如下步骤：S1、检测区域选定阶段；(S1.1)确定待检测墙体区域的边界坐标；在合适的位置架设影像测量机器人，得到其坐标O(x0，y0，z0)设置后视点进行设站与定向；利用影像测量机器人的望远镜相机瞄准墙体的边界用免棱镜测量模式确定墙体边界的坐标；(S1.2)墙体面积计算：以矩形墙体区域为例，根据影像测量机器人的坐标，分别可以测得墙体四个角点ABCD的坐标；测得A点坐标(x1,y1,z1)、B点坐标(x2,y2,z2)、C点坐标(x3,y3,z3)、D点坐标(x4,y4,z4)根据A、B、C、D、四个点的坐标把墙大致看作为一个平面，则待测墙体的面积为：所述AB为A点到B点的距离，AC为A点到C点的距离；S2、图像采集阶段：(S2.1)计算望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高：影像测量机器人望远镜相机影像传感器与所拍摄单张照片的实际宽/高比值等于影像测量机器人拍摄时所调节的焦距与影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离的比值；比值；其中h为影像测量机器人的远镜相机影像传感器的高度，H为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际高度，f为影像测量机器人拍摄时所调节的焦距，d为影像测量机器人到拍摄所采集墙体部分的实际距离；其中w为影像测量机器人的远镜相机影像传感器宽度，W为影像测量机器人拍摄所采集到的墙体部分的实际宽度；(S2.2)根据墙体的长和宽AB、AC和望远镜相机拍摄单张照片的实际宽和高可以求出一行拍摄所需照片数量m，一列所需拍摄照片数量n：行拍摄所需照片数量m，一列所需拍摄照片数量n：(S2.3)计算影像测量机器人拍摄时的平均偏移角度步长：若把整个墙面拍摄完成则一行需要拍m张照片，一列需要拍n张照片，为了更快完成拍摄需要计算出影像测量机器人拍摄时的偏移角度；影像测量机器人和墙体的四个角点的坐标构成一个四棱锥；首先求出一行拍摄m张照片平均偏移角度步长α，则需要求出影像测量机器人和待测墙体水平方向两个角点A、B所构成的水平角∠AOB的大小，已知水平距离OA
′
、OB
′
和AB
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的长度可以利用三角函数中的余弦定理求得：
然后求出一列拍摄n张照片所平均偏移角度步长β，则需要求出影像测量机器人和待测墙体竖直方向两个角点A、C所构成的竖直方向的夹角AOC的大小，已知斜距OA、OC和AC、的长度能利用三角函数中的余弦定理求：度能利用三角函数中的余弦定理求：(S2.4)完成墙体表面的图像采集：根据计算出的水平平均偏移角度步长和竖直平均偏移角度步长控制影像全站仪的望远镜相机自动完成整个墙体表面采集，对所得的图片进行存储，同时记录拍摄每张照片的水平角和竖直角信息；S3、图像处理阶段：对整个墙体表面完成采集，将所得的图片数据储存起来；并记录拍摄每张照片的水平角和竖直角信息，利用图像处理的方式对墙体表面进行检测，得到墙体表面缺陷的图片，利用水平角和竖直角信息，找出墙体表面缺陷的精确位置，方便后续对墙体缺陷的处理。2.根据权利要求1所述的利用影像测量机器人进行墙体表面缺陷检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建国，赵思琦，何林书，彭朵，江维薇，于宪煜，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：