[发明专利]一种结构位移测量方法

说明书

本发明提供了一种结构位移测量方法，涉及工程结构检测技术领域，具体包括：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智能手机的视场中显示，将此时的三维角度均置为零；三维角度获取步骤：将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：在已知结构体上选取多个已知点，对被测物体变形或位移发生前后进行连续拍摄图像，计算出各个已知点的像素位移与实际位移的比例关系，得到待测点的实际位移。上述结构位移测量方法仅使用智能手机即可实现，具有数据易于获得、操作难度低、不易受外界条件限制、成本小、易于推广等优点。

技术领域

本发明涉及工程结构检测技术领域，尤其是涉及一种结构位移测量方法。

背景技术

现有的结构位移测量方法主要分为接触式和非接触式两种。接触式测量方法需要在结构表面安装相关设备，费时费力，是较为传统的测量方式。随着技术的发展，近年发展起来的先进结构测量方式以非接触式为主。基于机器视觉的测量方法以其系统安装简便、成本低廉、精度可控等显著优点，在非接触式方法中最为常见。

基于机器视觉的非接触式测量方法的不足——以工业相机为主体的测量系统，为了满足工程结构测量需要，除了需要进行精确的图像匹配，在图像匹配之前，还需要对相机系统进行标定，从而计算得到图像像素位移到物理位移的关系。在进行工程结构测量时，相机成像的视场范围很大，不可能用传统的拍摄标定板的方法进行标定。因而，基于此类方法的所有设备一般都包含测距机、倾角仪等辅助设备，由测得的辅助参数进行标定。

由此，各种辅助设备大大提高了该方法实现的成本，系统不再紧凑便携，受外界条件限制较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构位移测量方法，仅使用具有拍照和陀螺仪功能的智能手机即可实现，具有数据易于获得、操作难度低、减小成本、易于推广等优点。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种结构位移测量方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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；

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