[发明专利]一种基于无人机航拍的高耸结构动位移测量方法

说明书

本发明提供一种基于无人机航拍的高耸结构动位移测量方法，包括：获取由无人机拍摄高耸结构顶端的动位移视频；抓取第一帧动位移图像在高耸结构顶端的多个待测点作为测量点；使用金字塔算法对多帧动位移图像进行位移动点捕捉得到多个光流；使用光流法计算多个光流的光流矢量得到光流场；对光流场进行阈值分割将多帧动位移图像分成背景和运动目标；提取每一帧动位移图像中运动目标的像素坐标，以第一帧动位移图像的测量点作为零点坐标，计算测量点的位移坐标得到高耸结构顶端动位移初始数据；使用无人机悬浮位移补偿对高耸结构顶端动位移初始数据进行校正。本发明可以解决因摄像头距离被测高耸结构的运动部位很远，会造成对测量结果误差较大的问题。

技术领域

本发明涉及结构动位移测量技术领域，具体涉及一种基于无人机航拍的高耸结构动位移测量方法。

背景技术

对于结构动位移，其测量最常用的方法是布设位移传感器，这种方法需要一个固定点和一个移动点。具体的，对于固定点，可在测量前将位移传感器固定在支架上，在测量过程中保持静止状态以此作为固定点，然后把位移传感器可动端连接至试件上。对于低矮的结构，通过搭设支架就能很好地解决传感器固定点的问题，但是对于超过10米的高耸结构，搭设支架首先存在着安全风险，然后成本特别高，最重要的是在很多场合无法搭设支架，导致无法布设传感器，也就无法获取动位移的测试数据。

针对上述不足，现有技术中提供了另外一种结构动位移测量的方法，采用视频法；这种方法通过在地面架设一个或多个摄像头，从不同的角度对结构进行拍摄，并通过算法计算出结构的动位移曲线。但是，上述方法对于高耸结构，因摄像头距离被测高耸结构的运动部位很远，会造成对高耸结构的动位移测量结果精度较低、误差较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于无人机航拍的高耸结构动位移测量方法，以解决现有技术中存在的因摄像头距离被测高耸结构的运动部位很远，会造成对高耸结构的动位移测量结果误差较大的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种基于无人机航拍的高耸结构动位移测量方法，

在第一种可实现方式中，包括：

获取由无人机拍摄高耸结构顶端的动位移视频，得到多帧动位移图像；

抓取第一帧动位移图像在高耸结构顶端的多个待测点作为测量点；

使用金字塔算法对多帧动位移图像进行位移动点捕捉，得到多个光流；

使用光流法计算多个光流的光流矢量，得到光流场；

对光流场进行阈值分割，将多帧动位移图像分成背景和运动目标两部分；

提取每一帧动位移图像中运动目标的像素坐标，以第一帧动位移图像的测量点作为零点坐标，根据像素坐标和零点坐标计算测量点的位移坐标，得到高耸结构顶端动位移初始数据；

使用无人机悬浮位移补偿对高耸结构顶端动位移初始数据进行校正，得到高耸结构顶端动位移测量数据。

由第一种可实现方式的技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：利用无人机在悬停状态下对被测结构进行近景视频拍摄，融合无人机技术和视频法技术，通过金字塔算法和两帧差分的光流估计算法对采集的图像信息进行分析计算，获取被测高耸结构的运动轨迹时程曲线，实现对高耸结构动位移的高精度测量，改善了一般视频法的精度不足的缺点。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，无人机对高耸结构顶端进行拍摄时，通过近大远小的摄影原理及高耸结构模型尺寸计算无人机的悬停空间坐标。