【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水准测量，尤其涉及一种基于视觉图像的水准测量系统及方法。
技术介绍
1、水准测量是一种利用水平视线和水准仪器来测量地面上两点间高差的技术。它可以用来确定各点的高程，也就是相对于某个参考水准面的高度。水准测量的原理是基于重力的作用，使水平视线与水准面相切。水准测量的方法有很多种，根据精度和用途的不同，可以分为一等、二等、三等和四等水准测量。水准测量的仪器主要有水准仪和水准尺，水准仪是用来提供水平视线和照准水准尺的，水准尺是用来读取高差的标尺。水准测量的过程一般是从一个已知高程的点出发，沿着一条水准路线，逐渐测量各点的高差，从而推算出各点的高程。水准测量的误差来源有很多，包括仪器误差、观测误差和外界条件的影响，因此在水准测量中要采取一些措施来消除或减小误差，如前后视距相等、水准尺竖直、避免视线过低或过长等。水准测量是一种非常实用和重要的测量技术，它在工程建设、地形测绘、地质勘探等领域都有广泛的应用。但是采用水准仪和水准尺进行水准测量缺点是：
2、1、水准仪必须调整至水平位置，对于长期监测是非常困难的；
3、2、通过高倍望远镜读取水准尺的高程读数，这一般需要人去观察，这不适合长期监测。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于视觉图像的水准测量系统，包括：
2、靶点，在待水准测量物体的多个检测点上分别设置有一个所述靶点，各所述靶点包括一个已知高程靶点和多个未知高程靶点；
3、相机，安装于所述待水准测量
4、计算模块，连接所述相机，用于根据所述已知高程靶点对应的图像计算得到相机的轴心的高程，随后根据所述相机的轴心的高程以及各所述未知高程靶点对应的图像分别计算得到各所述检测点的高程。
5、优选的，所述相机为单端相机，则将所述单端相机设于各所述靶点的同一侧。
6、优选的，所述相机为双端相机，则将所述双端相机设于所述已知高程靶点与各所述未知高程靶点之间。
7、优选的，所述计算模块包括：
8、第一计算单元，用于根据所述已知高程靶点的已知高程、所述相机与所述已知高程靶点之间水平方向上的第一间距、所述已知高程靶点对应的图像中所述已知高程靶点相对于图像中心的第一距离以及相机的参数计算得到所述相机的轴心的高程；
9、第二计算单元，连接所述第一计算单元，用于对于每一个所述未知高程靶点，根据所述相机与所述未知高程靶点之间水平方向上的第二间距、所述相机的参数、所述未知高程靶点对应的图像中所述未知高程靶点相对于图像中心的第二距离计算得到所述未知高程靶点的测量高程作为对应所述检测点的高程。
10、优选的，所述相机中设有倾角传感器，则所述相机的参数包括相机像元尺寸、相机倾角、相机焦距，所述倾角传感器用于检测得到所述相机倾角。
11、优选的，在所述第一计算单元中，所述相机的轴心的高程满足以下公式：
12、
13、其中，z相机为所述相机的轴心的高程，l1为所述第一间距，β为所述相机倾角，v为所述已知高程靶点对应的图像中所述已知高程靶点相对于图像中心轴的第一距离，μ为所述相机像元尺寸，f为所述相机焦距。
14、优选的，所述第二计算单元中，所述测量高程满足以下公式：
15、
16、其中，z测为所述测量高程，l2为所述第二间距，β为所述相机倾角，v为所述未知高程靶点对应的图像中所述未知高程靶点相对于图像中心轴的第二距离，μ为所述相机像元尺寸，f为所述相机焦距，z相机为所述相机的轴心的高程。
17、本专利技术还提供一种基于视觉图像的水准测量方法，应用于如上述的水准测量系统，所述水准测量方法包括：
18、步骤s1，所述水准测量系统的所述相机朝向各所述靶点，并对各所述靶点摄像得到对应的图像；
19、步骤s2，所述水准测量系统根据所述已知高程靶点对应的图像计算得到相机的轴心的高程，随后根据所述相机的轴心的高程以及各所述未知高程靶点对应的图像分别计算得到各所述检测点的高程。
20、优选的，所述步骤s2包括：
21、步骤s21，所述水准测量系统根据所述已知高程靶点的已知高程、所述相机与所述已知高程靶点之间在水平方向上的第一间距、所述已知高程靶点对应的图像中所述已知高程靶点相对于图像中心的第一距离以及相机的参数计算得到所述相机的轴心的高程；
22、步骤s22，所述水准测量系统对于每一个所述未知高程靶点，根据所述相机与所述未知高程靶点之间在水平方向上的第二间距、所述相机的参数、所述未知高程靶点对应的图像中所述未知高程靶点相对于图像中心的第二距离计算得到所述未知高程靶点的测量高程作为对应所述检测点的高程。
23、上述技术方案具有如下优点或有益效果：基于视觉图像来进行水准测量系统，结合了水准测量的优点以及视觉图像的优点，从一个已知高程点出发，测量的相机无需调整至水平位置，测量对象是靶，通过图像解析可以自动测量靶心的位置，测量出其他测点的高程，适合对各类结构物的沉降的长期监控。
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1.一种基于视觉图像的水准测量系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机为单端相机，所述单端相机设于各所述靶点的同一侧。
3.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机为双端相机，所述双端相机设于所述已知高程靶点与各所述未知高程靶点之间。
4.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述计算模块包括：
5.根据权利要求4所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机中设有倾角传感器，则所述相机的参数包括相机像元尺寸、相机倾角、相机焦距，所述倾角传感器用于检测得到所述相机倾角。
6.根据权利要求5所述的水准测量系统，其特征在于，在所述第一计算单元中，所述相机的轴心的高程满足以下公式：
7.根据权利要求5所述的水准测量系统，其特征在于，所述第二计算单元中，所述测量高程满足以下公式：
8.一种基于视觉图像的水准测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任意一项所述的水准测量系统，所述水准测量方法包括：
9.根据权利要求8所述的水准测量
...【技术特征摘要】
1.一种基于视觉图像的水准测量系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机为单端相机，所述单端相机设于各所述靶点的同一侧。
3.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机为双端相机，所述双端相机设于所述已知高程靶点与各所述未知高程靶点之间。
4.根据权利要求1所述的水准测量系统，其特征在于，所述计算模块包括：
5.根据权利要求4所述的水准测量系统，其特征在于，所述相机中设有倾角传感器，则所述相机的参数包括相机像元...
【专利技术属性】
技术研发人员：屠伟新，
申请(专利权)人：上海数久信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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