[发明专利]基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法

说明书

本发明公开了一种基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，包括步骤：一、建立三维直角坐标系；二、获取传递像机的外参数；三、获取测量摄机的外参数；四、获取测量摄机的内参数；五、非标志点的测量；六、多次重复步骤二至步骤五，直至完成对大型结构件一周的实时形变测量工作。本发明基于一台与测量像机相互固联的传递像机，通过传递像机与空间点间的实时位姿关系，求解出测量像机在移动测量过程中的实时外参数，在获取相邻时刻间像机位姿参数后，完成对测量像机内参数的实时求解，进而完成对结构件形变的实时监测，较好地克服了像机在移动测量过程中受到的环境扰动影响，并通过不同时刻间的坐标位置变化来判断该区域发生的形变。

技术领域

本发明属于形变监测技术领域，具体涉及一种基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法。

背景技术

在大型结构件的损伤监测过程中，为有效提高损伤监测的效率和精度，往往利用移动视觉方法对结构件形变进行实时监测，近些年来，运用移动视觉方法对大型结构件进行损伤监测的研究较多，但大多研究方法在对结构件进行实时监测过程中，存在像机外参数求解误差较大、不考虑内参数变化、实时性不强和自动化程度不高等不足；另外，在利用摄像机进行的移动视觉测量研究工作当中，为达到全局移动测量的目的，多数方法需要事先完成像机内参数的标定测量，并假定内参数固定不变，再对实时变化的外参数进行标定测量，进而在获取像机内外参数的基础上，根据摄像测量原理完成相关的测量工作。尽管这些方法在一定程度上能获取较高精度的像机位姿变换外参数，但这些方法或对可控平台精度要求很高、且成本过高，或操作繁琐、自动化程度较低，且因像机在移动过程中不断受到环境振动等因素的干扰，外参数求解精度将受到扰动的影响，其内参数也会发生一定程度的变化，因而，在对测量精度有较高要求的实际移动测量工作中，以上方法除了存在外参数的求解误差外，其因为忽略内参数的变化，将会进一步造成更大的测量误差；考虑测量过程中内参数变化，现有方法利用自标定的方法对可变内参数进行求解，或通过场景中已知标识点的约束关系完成内参数的优化求解，但是对于移动测量工作来说，优化求解的过程较为复杂，求解的实时性不强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，基于一台与测量像机相互固联的传递像机，通过传递像机与空间点间的实时位姿关系，求解出测量像机在移动测量过程中的实时外参数，利用相邻时刻的采集图像求解出基础矩阵，并通过基础矩阵与像机参数间的约束等式，在获取相邻时刻间像机位姿参数后，完成对测量像机内参数的实时求解，在获取测量像机的实时内外参数后，即可完成对结构件形变的实时监测，较好地克服了像机在移动测量过程中受到的环境扰动影响，因而可获取更高精度的像机实时内外参数，利用光束平差方法对结构件表面的非标志点坐标进行了高精度求解，并通过不同时刻间的坐标位置变化来判断该区域发生的形变，以完成对结构件形变的实时监测，考虑内参数变化，求解精度高，实时性强和自动化程度高，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立三维直角坐标系：建立三个三维直角坐标系，三个三维直角坐标系分别为世界坐标系W-X_WY_WZ_W、以测量像机的测量中心为原点的测量像机坐标系C-X_CY_CZ_C和以传递像机的测量中心为原点的传递像机坐标系C_T-X_TY_TZ_T，其中，测量像机和传递像机均安装在运动平台上，运动平台通过滑轨围绕大型结构件移动，测量像机的镜头朝向大型结构件，传递像机的镜头朝向地面，大型结构件外表面上设置有多个供测量像机采集且坐标未知的非标志点，大型结构件下侧地面周侧设置有多个供传递像机采集且坐标已知的标志点；