[发明专利]一种结构位移测量方法

权利要求书

1.一种结构位移测量方法，其特征在于，包括：

准备步骤：将智能手机架设在第一位置，使得被测物体以及与所述被测物体在同一平面的已知结构尺寸的已知结构体均可在所述智能手机的视场中显示，使用所述智能手机中的陀螺仪将此时的三维角度均置为零；

三维角度获取步骤：将所述智能手机放置到与被测平面平行的第二位置并记录此时的三维角度后将手机复位；

拍摄计算步骤：在所述已知结构体上选取多个已知点，对所述被测物体变形或位移发生前后进行连续拍摄图像，得到各个所述已知点以及待测点的像素坐标，根据第一位置拍摄面与所述被测平面的相对三维角度、各个所述已知点之间的实际尺寸以及各个所述已知点在所述第一位置拍摄面中的像素坐标，计算出各个所述已知点的像素位移与实际位移的比例关系，根据所述比例关系以及所述待测点的像素位移得到所述待测点的实际位移；

所述拍摄计算步骤中，计算出所述已知点的像素位移与实际位移的比例关系包括：

确定所述被测平面的空间方程，计算每一个所述已知点在所述被测平面上的位置与在所述第一位置拍摄面上的位置之间的距离；

根据所述距离算得每个所述已知点的像素位移与实际位移的比例关系；

设定所述第一位置拍摄面为，所述被测平面为，所述与所述的相对三维角度为，所述拍摄计算步骤中，确定所述被测平面的空间方程包括：

建立所述与所述的几何关系：以所述为z=0平面，所述的中心为坐标原点（0,0,0），所述智能手机的相机光心的坐标为（0,0,-），为所述智能手机的相机焦距，所述的方程设为；

确定方程系数、和：设定所述的法向量为（0,0,1），设定旋转以后，新的法向量为，为所述的法向量；

；

；

则；

确定所述被测平面的空间方程还包括将各个所述已知点的像素坐标转换为三维直角坐标系内对应坐标：

所述上各个所述已知点记为：，i=1，2，，n；

所述上各个所述已知点记为：，i=1，2，，n，其中相邻的两个所述已知点之间的实际距离已知；

各个所述已知点的像素坐标分别为：，则设定在三维直角坐标系下对应的坐标为：，各个所述已知点的像素坐标与三维坐标之间的换算关系为：，，其中：

为所述智能手机拍摄所得图像中每个像素的实际尺寸，所述智能手机的分辨率为；

确定所述被测平面的空间方程还包括确定方程系数：

相机光心与的连线的方程为：，直线与的交点坐标为；

其中，，为每个所对应系数D的值，i=1，2，，n；

与之间距离的估计值为；

；

与之间距离的实际值为，当有多组约束时，设为方差最小，求解超定方程：

；

；

由此求得方程系数D；

所述拍摄计算步骤中，确定所述被测平面的空间方程后，求所述上的已知点到所述上的已知点的距离，具体包括：

的空间坐标为，坐标为，其中，，则：

。

2.根据权利要求1所述的结构位移测量方法，其特征在于，在所述准备步骤中，使用三脚架将所述智能手机架设在所述第一位置。

3.根据权利要求1所述的结构位移测量方法，其特征在于，在所述准备步骤中，所述已知结构体的已知结构尺寸为桥墩高和桥跨长中至少一者。

4.根据权利要求1所述的结构位移测量方法，其特征在于，在所述准备步骤中，所述被测物体至少占所述智能手机的视场的3/4。

5.根据权利要求1所述的结构位移测量方法，其特征在于，在所述拍摄计算步骤中，所述已知点的个数不少于三个。