CN103162638A - 一种相似材料模型变形的光学图像监测方法 - Google Patents

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朱晓峻
郭广礼
查剑锋
郭庆彪
钱志
彭克祥
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Abstract

本发明涉及一种相似材料模型变形的光学图像监测方法，监测方法的具体步骤为，将相似材料模型嵌放在相似材料模型架上，并将一系列发光二极管装到相似材料模型上；在相似材料模型架后面放置一个贴有白纸的光屏，在光屏上贴有同心圆控制点；把聚光镜装在聚光镜支架上；在相似材料模型架上面放置摄像机支架，再在摄像机支架上架设摄像机；使用数据线将摄像机与电脑连接；电脑中处理程序对图像进行识别提取，从而获得光斑的位置及位移量。该监测方法可以通过常规数码照相、聚光镜放大成像和图像处理技术来实现全自动高精度实时地监测，并可以及时获取试验过程的监测数据，获取的数据更加精确，不需要人为干预，节省了大量人力和时间。

Description

一种相似材料模型变形的光学图像监测方法
技术领域
本发明涉及一种监测方法，尤其是可以精确测量物理相似材料模型位移的一种相似材料模型变形的光学图像监测方法。
背景技术
相似材料模型实验是模拟地下工程的一种有效的方法，其广泛应用于地质采矿和岩土工程领域。现有的相似材料模型实验位移监测方法都较为传统，不适合对模型进行短周期、高精度、全自动地监测，其中之前的方法中，经纬仪或全站仪测量以及透镜放大测量法，存在作业工作量大，一次监测周期长的缺点；精密水准仪或者位移计等职能测定模型的下沉值；近景摄影测量方法需要同时对模型多方位拍摄，作业过程复杂，不利于实时监测模型；而三维激光扫描仪虽然可以获取模型的三维实体模型，但其单点精度仍然不够高。
发明内容
为了解决现有的相似材料模型位移测量方法其精度不高、监测周期长、人工作业量大的问题，本发明提供一种相似材料模型变形的光学图像监测方法，该监测方法可以通过常规数码照相、聚光镜放大成像和图像处理技术来实现全自动高精度实时地监测，尤其可以精确监测在小时间尺度下相似材料模型位移动态变化及突变的过程，并可以及时获取试验过程的监测数据，获取的数据更加精确，不需要人为干预，节省了大量人力和时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该监测方法所用的监测装置包括数据线、摄像机支架、摄像机、横支架、发光二极管、聚光镜、聚光镜支架、同心圆控制点、相似材料模型架、相似材料模型、竖直支架及光屏；所述相似材料模型吻合嵌放在相似材料模型架上，相似材料模型架的上部固定设有横支架，横支架上固定有摄像机支架，摄像机支架上放置有摄像机，摄像机通过数据线与电脑连接，方便进行数据传输，相似材料模型上装有发光二极管；所述竖直支架的上部吻合嵌有聚光镜支架，聚光镜支架上设有聚光镜，聚光镜的中心与发光二极管在同一条水平线上，相似材料模型架的后面设有一个贴有白纸的光屏，光屏上贴有若干个同心圆控制点。
该监测方法的具体步骤为：
（1）将相似材料模型嵌放在相似材料模型架上，并将一系列发光二极管装到相似材料模型上；
（2）在相似材料模型架后面放置一个贴有白纸的光屏，在光屏上贴有同心圆控制点；
（3）把聚光镜装在聚光镜支架上，调节聚光镜与相似材料模型的距离为5cm-15cm，并使发光二级管投射在光屏的光斑聚焦清晰；
（4）在相似材料模型架上面放置摄像机支架，再在摄像机支架上架设摄像机，通过调节摄像机支架使摄像机正对光屏；
（5）使用数据线将摄像机与电脑连接，从而使摄像机中图像实时传送到电脑中处理；
（6）电脑中处理程序对图像进行识别提取，从而获得光斑的位置及位移量。
本发明的有益效果是，该监测方法可以通过常规数码照相、聚光镜放大成像和图像处理技术来实现全自动高精度实时地监测，尤其可以精确监测在小时间尺度下相似材料模型位移动态变化及突变的过程，并可以及时获取试验过程的监测数据，获取的数据更加精确，不需要人为干预，节省了大量人力和时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的流程图。
图2是本发明所用装置的结构原理示意图。
图中，1.数据线，2.摄像机支架，3.摄像机，4.横支架，5.发光二极管，6.聚光镜，7.聚光镜支架，8.同心圆控制点，9.相似材料模型架，10.相似材料模型，11.竖直支架，12.光屏。
具体实施方式
在图中，该监测方法所用的监测装置包括数据线1、摄像机支架2、摄像机3、横支架4、发光二极管5、聚光镜6、聚光镜支架7、同心圆控制点8、相似材料模型架9、相似材料模型10、竖直支架11及光屏12；所述相似材料模型10吻合嵌放在相似材料模型架9上，相似材料模型架9的上部固定设有横支架4，横支架4上固定有摄像机支架2，摄像机支架2上放置有摄像机3，摄像机3通过数据线1与电脑连接，方便进行数据传输，相似材料模型10上装有发光二极管5；所述竖直支架11的上部吻合嵌有聚光镜支架7，聚光镜支架7上设有聚光镜6，聚光镜6的中心与发光二极管5在同一条水平线上，相似材料模型架9的后面设有一个贴有白纸的光屏12，光屏12上贴有若干个同心圆控制点8。
该监测方法的具体步骤为：
（1）将相似材料模型10嵌放在相似材料模型架9上，并将一系列发光二极管5装到相似材料模型10上；
（2）在相似材料模型架9后面放置一个贴有白纸的光屏12，在光屏12上贴有同心圆控制点8；
（3）把聚光镜6装在聚光镜支架7上，调节聚光镜6与相似材料模型10的距离为5cm-15cm，并使发光二级管5投射在光屏12的光斑聚焦清晰；
（4）在相似材料模型架9上面放置摄像机支架2，再在摄像机支架2上架设摄像机3，通过调节摄像机支架2使摄像机3正对光屏；
（5）使用数据线1将摄像机3与电脑连接，从而使摄像机3中图像实时传送到电脑中处理；
（6）电脑中处理程序对图像进行识别提取，从而获得光斑的位置及位移量。

Claims (3)

1.一种相似材料模型变形的光学图像监测方法，其特征在于，该监测方法的具体步骤为，将相似材料模型（10）嵌放在相似材料模型架（9）上，并将一系列发光二极管（5）装到相似材料模型（10）上；在相似材料模型架（9）后面放置一个贴有白纸的光屏（12），在光屏（12）上贴有同心圆控制点（8）；把聚光镜（6）装在聚光镜支架（7）上，调节聚光镜（6）与相似材料模型（10）的距离为5cm-15cm，并使发光二级管（5）投射在光屏（12）的光斑聚焦清晰；在相似材料模型架（9）上面放置摄像机支架（2），再在摄像机支架（2）上架设摄像机（3），通过调节摄像机支架（2）使摄像机（3）正对光屏；使用数据线（1）将摄像机（3）与电脑连接，从而使摄像机（3）中图像实时传送到电脑中处理；电脑中处理程序对图像进行识别提取，从而获得光斑的位置及位移量。
2.根据权利要求1所述的一种相似材料模型变形的光学图像监测方法，该监测方法所用的监测装置包括数据线（1）、摄像机支架（2）、摄像机（3）、横支架（4）、发光二极管（5）、聚光镜（6）、聚光镜支架（7）、同心圆控制点（8）、相似材料模型架（9）、相似材料模型（10）、竖直支架（11）及光屏（12），其特征在于，所述相似材料模型（10）吻合嵌放在相似材料模型架（9）上，相似材料模型架（9）的上部固定设有横支架（4），横支架（4）上固定有摄像机支架（2），摄像机支架（2）上放置有摄像机（3），摄像机（3）通过数据线（1）与电脑连接，方便进行数据传输，相似材料模型（10）上装有发光二极管（5）；所述竖直支架（11）的上部吻合嵌有聚光镜支架（7），聚光镜支架（7）上设有聚光镜（6），相似材料模型架（9）的后面设有一个贴有白纸的光屏（12），光屏（12）上贴有若干个同心圆控制点（8）。
3.根据权利要求2所述的一种相似材料模型变形的光学图像监测方法，其特征在于，所述聚光镜（6）的中心与发光二极管（5）在同一条水平线上。
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