[发明专利]多点表面位移测量方法及装置

说明书

本发明提出了一种多点表面位移测量方法及装置。该方法为：在待测物表面确定多个待测点位，并额外确定至少一个位置固定的参考点位；根据所有点位的位置确定摄像单元的固定位置，并为每个点位设置摄像单元拍摄预置点，采集每个点位的基准图；控制摄像单元在每个点位对应的预置点逐点位巡航拍摄，采集每个点位的测量图；将每个点位的基准图和测量图进行比较，计算得到各点位的测量位移量；根据参考点位的位移量对待测点位的位移量进行位移补偿，得到各待测点位的实际位移量。该方法通过一个摄像单元完成待测物表面的多点位位移测量，效率高，成本低，引入参考点位对待测点位的位移量进行位移补偿，提高了位移测量的精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及交通基础设施的稳固性检测领域，具体涉及一种多点表面位移测量方法及装置。

背景技术

目前，对于轨道、桥梁等交通基础设施的稳固性评估非常普遍，尤其是设施周边正在进行其它施工时，对其进行相关的质量监控更是必不可少。

位移量作为需要监控的一个重要指标，很好的反映了监控目标的质量状况。但是，对于轨道、桥梁等监控目标，位移量通常很小，最大位移量也只有几个毫米，所以要求位移测量装置至少有毫米级的测量精度。

以轨道位移测量为例，允许的最大位移量通常在5mm以内。目前该领域的位移测量主要是通过全站仪，也有少数是基于视觉图像的测量方法，而在基于视觉图像测量中，目前还没有一种能在较长距离下测量目标点的多个位移方向，并同时达到高精度的视觉测量方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种多点表面位移测量方法及装置。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种多点表面位移测量方法，包括以下步骤：

在待测物表面确定多个待测点位，并额外确定至少一个位置固定的参考点位；

根据所有点位的位置确定摄像单元的固定位置，并为每个点位设置摄像单元拍摄预置点，采集每个点位的基准图；控制摄像单元在每个点位对应的预置点逐点位巡航拍摄，采集每个点位的测量图；

将每个点位的基准图和测量图进行比较，计算得到各点位的测量位移量；

根据参考点位的位移量对待测点位的位移量进行位移补偿，得到各待测点位的实际位移量。

该方法通过一个摄像单元完成待测物表面的多点位位移测量，效率高，成本低，引入参考点位对待测点位的位移量进行位移补偿，提高了位移测量的精度和稳定性。

该方法的优选方案：在每个点位处设置标记板，所述标记板上面贴有四张相同大小的小矩形反光条，四个小矩形反光条的中心点构成一个大矩形，且小矩形反光条的长宽与大矩形的长宽平行，使所述反光条在摄像单元的图像上呈现为矩形亮斑。在点位处设标记板，并将标记板上的标记采用反光材料，在图像中便于对目标点位进行定位。

该方法的优选方案：计算测量位移量时需确定基准图上的4个小矩形的位置，以对矩形亮斑的定位，具体为：

首先将基准图像二值化；

再对二值化后的图像求取连通域；

然后对每个连通域求取凸包，通过枚举凸包的任两条边确定一个平行四边形，将面积最小的平行四边形作为连通域的最小外接平行四边形；

最后根据每个平行四边形区域的大小、形状和亮度，根据预先设置的大小、形状和亮度参数进行评分，判断检测出的平行四边形区域是否是矩形亮斑，如果判定为矩形亮斑的区域大于等于4个，则选择评分最高的四个平行四边形作为矩形亮斑的定位结果。

这能快速实现对矩形亮斑的定位，也得到了大矩形角点的像素坐标。

该方法的优选方案：所述测量位移量计算方法为：