CN107388979B - 一种隧道表面形变监测系统及计算机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道表面形变监测系统，其特征在于：包括由m×n个能够发出点光源的发光单体，按照m×n矩阵布设在隧道表面的发光矩阵；还包括用于实时采集发光矩阵图像的摄像机；还包括用于接收并处理摄像机采集的发光矩阵图像的计算机；所述计算机用于根据发光矩阵图像计算出各个发光单体在纵轴y方向的y轴偏移量以及在横轴x方向上的x轴偏移量。还公开了一种用于所述隧道表面形变监测系统的计算机，所述计算机的存储器内存储有处理发光矩阵图像的图像处理程序，能够计算出发光单体的偏移量并进行自动告警。本发明的隧道表面形变监测系统能长期实时自动对隧道表面进行监测，结构简单、容易操作，准确性高、实用性强。

Description

一种隧道表面形变监测系统及计算机

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种利用图像对隧道表面形变进行实时监测系统及计算机。

背景技术

随着公路和铁路的快速发展，为了加快运输效率，修建的隧道也越来越多。而随着使用时间的增加，隧道表面出现的问题也逐渐增多，例如：渗水、漏水、开裂及混凝土块剥落等。隧道表面形变直接影响隧道的正常使用，因此对隧道表面形变的检测尤为重要。目前，隧道表面形变的检测方法主要有四种:钻孔法、地质雷达法、声波法、激光断面仪检测法。

钻孔法是指用特殊的钻机在选定的隧道混凝土位置上钻取样本，对样本进行评定分析，能够直观且准确的评定局部隧道混凝土的质量。但是此方法需要从混凝土上钻取样本，会对隧道混凝土产生一定的破坏，而且只代表样本附近的混凝土质量问题，因此不适合对隧道进行整体检测。

地质雷达法是指利用发射天线向衬砌结构发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收返回的电磁波，分析电磁波的波形、振幅和时间的变化等特性，来研究衬砌的结构，评估隧道表面形变。但是混凝土中的钢筋网会对电磁波的反射和速度产生干扰。

声波法是指通过人工振动向衬砌结构发射声波，在声波传递过程中，分析声波的波形、振幅和速度等特性，来探究隧道表面形变。但是衬砌材料、温度和横向尺寸效应等因素都会影响检测结果。

激光断面仪检测法是将激光测距技术和精密数学测角技术相结合，能够测得多组隧道断面图，然后利用计算机技术对数据进行处理，评估隧道表面形变。但此设备的成本较高,且检测过程较复杂。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种隧道表面形变监测系统，解决现有技术中检测成本高、检测手段复杂、干扰性强以及对隧道具有破坏性的技术问题，能够实现无损检测，检测方便快速，降低成本，检测过程不受混凝土内内部结构的干扰。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种隧道表面形变监测系统，包括由m×n个能够发出点光源的发光单体，按照m×n矩阵布设在隧道表面的发光矩阵；还包括用于实时采集发光矩阵图像的摄像机；还包括用于接收并处理摄像机采集的发光矩阵图像的计算机；所述计算机用于根据发光矩阵图像计算出各个发光单体在纵轴y方向的y轴偏移量以及在横轴x方向上的x轴偏移量。

优选的，所述发光单体为LED灯珠。

本发明还提供了一种用于上述隧道表面形变监测系统的计算机，所述计算机的存储器内存储有处理发光矩阵图像的图像处理程序，所述图像处理程序能够被计算机的处理器加载并按如下步骤执行：

步骤1：以摄像机首次采集的发光矩阵图像作为模板图像；

步骤2：对模板图像进行预处理，以发光矩阵中左下角的发光单体的质心作为原点O建立直角坐标系，以水平方向为横轴x方向，以竖直方向为纵轴y方向；然后计算模板图像上每个发光单体的质心坐标(x″_i,y″_j)，其中，i∈{1，...,n}，j∈{1,...,m}；

步骤3：逐行遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一行的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一行的行拟合直线；其中，第j行的行拟合直线表示为：y′_j＝a_j+b_jx′；

步骤4：逐列遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一列的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一列的列拟合直线；其中，第i列的列拟合直线表示为：x′_i＝h_i+k_iy′；

步骤5：获取摄像机实时采集到的发光矩阵的当前图像，计算当前图像上发光矩阵中各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)；

步骤6：设置循环变量I，I∈{1,2,...,m}；初始化循环变量I＝1；

步骤7：当I≤m，遍历当前图像上第I行的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的误差和Q_I，按如下公式：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与实时质心坐标(x_i,y_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；执行完该步骤后，进入步骤8；

当I＞m，则进入步骤11；

步骤8：判断Q_I是否为零；若是，则令I＝I+1，回到步骤7；若否，则进入步骤9；

步骤9：根据当前图像上第I行的各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量；其中，位于第I行第i列的发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量按如下公式计算：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与模板图像中位于第I行第i列的发光单体的质心坐标(x″_i,y″_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；

步骤10：判断步骤9中计算出的当前图像上各个发光单体的y轴偏移量中是否存在超过阈值δ的y轴偏移量；若否，则令I＝I+1，回到步骤7；若是，则发出告警指令，然后令I＝I+1，回到步骤7；

步骤11：设置循环变量T，T∈{1,2,...,n}；初始化循环变量T＝1；

步骤12：当T≤n，遍历当前图像上第T列的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线的在横轴x方向上的误差和P_T，按如下公式：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与实时质心坐标(x_T,y_j)的纵坐标相同的点的横坐标值；

当T＞n，则回到步骤5；

步骤13：判断P_T是否为零；若是，则令T＝T+1，回到步骤12；若否，则进入步骤14；

步骤14：根据当前图像上第T列的各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线在横轴x方向上的x轴偏移量；其中，位于第j行第T列的发光单体相对于第T列的列拟合直线在横x轴方向上的x轴偏移量按如下公式计算：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与模板图像中位于第j行第T列的发光单体的质心坐标(x″_T,y″_j)的纵坐标相同的点的横坐标；

步骤15：判断步骤14中计算出的当前图像上各个发光单体的x轴偏移量中是否存在超过阈值ε的x轴偏移量；若否，则令T＝T+1，回到步骤12；若是，则发出告警指令，然后令T＝T+1，回到步骤12。

优选的，分别以模板图像中的发光矩阵中左上角、右下角的发光单体为A点、B点；A点的质心坐标为(x″_A,y″_A)，B点的质心坐标为(x″_B,y″_B)；在步骤5中计算各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)时，采用A点、B点以及原点O对当前图像进行坐标系校正。

优选的，设当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)，按照如下步骤校正当前图像的坐标系：

步骤501：利用A、O、B三点建立方程组：

根据上述方程组求解出参数：c、d、e、f、g、l；

步骤502：根据参数c、d、e、f、g、l的值建立校正方程组：

步骤503：将当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为代入校正方程组中，从而求解出校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的隧道表面形变监测系统中隧道表面布设的发光矩阵在隧道表面发生形变时，如开裂、凸起时，会随着附着的隧道部位发生位置变化，这样就能够通过监测发光矩阵中发光单体的位置变化来实时监测隧道表面是否发生形变，从而起到监控预警的作用。

2、本发明的隧道表面形变监测系统，由于采用了发光单体布设成发光矩阵，十分适用于隧道内的昏暗环境；发光单体发出点光源能够提高对发光单体进行质心坐标定位的精确性。

3、本发明的隧道表面形变监测系统对隧道表面没有破坏性，并且由于是采用基于发光矩阵图像的图像处理技术，不会受到隧道内部结构的干扰，能够实现无损检测，检测方便快速，降低成本。

4、本发明的用于隧道表面形变监测系统的计算机首先建立模板图像，然后根据模板图像上的发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一行的行拟合直线，以及每一列的列拟合直线，作为后续计算y轴偏移量与x轴偏移量的基础。

5、在计算y轴偏移量与x轴偏移量之前先计算纵轴y方向上的误差和以及横轴x方向上的误差和，这样能够从整体上判断发光矩阵的某行或某列上是否发生整体偏移，只有发生整体偏移时，才计算每个发光单体的偏移量，这样先整体后局部的方式，与只进行局部计算相比，能降低误判率，提高准确性。

6、在计算误差和与偏移量时，分别采用位于拟合直线上不同的基础点，在计算误差和时，采用与当前图像上实时质心坐标相同的纵坐标或横坐标，这样能够提高在拟合直线上寻找基准点的速度，从而提高运算速度；在计算偏移量时采用与模板图像上发光单体质心相同的纵坐标或横坐标，这样能够使得基准点更接近模板图像上发光单体的实际位置，从而提高偏移量计算的准确性。

7、在计算当前图像上的实时质心坐标时对当前图像上的坐标系进行了校正，从而减少因摄像机抖动、偏转等产生的误差，提高计算精度。

附图说明

图1是本具体实施方式中隧道表面形变监测系统的结构示意图；

图2是本具体实施方式中发光矩阵的结构示意图；

图3是计算像素位移的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图2所示，一种隧道表面形变监测系统，包括由m×n个能够发出点光源的发光单体，按照m×n矩阵布设在隧道表面的发光矩阵1；还包括用于实时采集发光矩阵图像的摄像机2，摄像机2通过支撑架3吊装在隧道顶部，并能通过支撑架3调整角度，使得摄像机2能够拍摄出完整的发光矩阵区域；还包括用于接收并处理摄像机采集的发光矩阵图像的计算机4；所述计算机4用于根据发光矩阵图像计算出各个发光单体在纵轴y方向的y轴偏移量以及在横轴x方向上的x轴偏移量。

摄像机与计算机之间可采用有线或无线方式进行传输发光矩阵图像，本具体实施方式中摄像机与计算机采用无线通信方式进行通信，比如采用移动通信网络进行通信。

可在隧道中多个存在安全隐患的区域布设发光矩阵进行实时自动监测。还能根据监测区域的面积来增大或减少发光矩阵的布设面积。

对于摄像机的采集时间，在不影响监测情况下可以适当增大采集时间间隔，一方面能节约非采集时间段的电能，另一方面监测结果的变化能更加明显。

本具体实施方式中，所述发光单体为LED灯珠。LED灯珠是一种优良的点光源，为了便于安装，本具体实施方式采用的LED灯珠为底面为平面的半圆形贴片式LED灯珠。

本具体实施方式中采用的计算机的存储器内存储有处理发光矩阵图像的图像处理程序，所述图像处理程序能够被计算机的处理器加载并按如下步骤执行：

步骤1：以摄像机首次采集的发光矩阵图像作为模板图像；

步骤2：对模板图像进行预处理，以发光矩阵中左下角的发光单体的质心作为原点O建立直角坐标系，以水平方向为横轴x方向(OB方向)，以竖直方向为纵轴y方向(OA方向)；然后计算模板图像上每个发光单体的质心坐标(x″_i,y″_j)，其中，i∈{1，...,n}，j∈{1,...,m}；

步骤3：逐行遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一行的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一行的行拟合直线；其中，第j行的行拟合直线表示为：y′_j＝a_j+b_jx′；

步骤4：逐列遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一列的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一列的列拟合直线；其中，第i列的列拟合直线表示为：x′_i＝h_i+k_iy′；

步骤5：获取摄像机实时采集到的发光矩阵的当前图像，计算当前图像上发光矩阵中各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)；

步骤6：设置循环变量I，I∈{1,2,...,m}；初始化循环变量I＝1；

步骤7：当I≤m，遍历当前图像上第I行的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的误差和Q_I，按如下公式：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与实时质心坐标(x_i,y_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；执行完该步骤后，进入步骤8；

当I＞m，则进入步骤11；

步骤8：判断Q_I是否为零；若是，则令I＝I+1，回到步骤7；若否，则进入步骤9；

步骤9：根据当前图像上第I行的各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量；其中，位于第I行第i列的发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量按如下公式计算：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与模板图像中位于第I行第i列的发光单体的质心坐标(x″_i,y″_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；

步骤10：判断步骤9中计算出的当前图像上各个发光单体的y轴偏移量中是否存在超过阈值δ的y轴偏移量；若否，则令I＝I+1，回到步骤7；若是，则发出告警指令，然后令I＝I+1，回到步骤7；

步骤11：设置循环变量T，T∈{1,2,...,n}；初始化循环变量T＝1；

步骤12：当T≤n，遍历当前图像上第T列的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线的在横轴x方向上的误差和P_T，按如下公式：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与实时质心坐标(x_T,y_j)的纵坐标相同的点的横坐标值；

当T＞n，则回到步骤5；

步骤13：判断P_T是否为零；若是，则令T＝T+1，回到步骤12；若否，则进入步骤14；

步骤14：根据当前图像上第T列的各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线在横轴x方向上的x轴偏移量；其中，位于第j行第T列的发光单体相对于第T列的列拟合直线在横x轴方向上的x轴偏移量按如下公式计算：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与模板图像中位于第j行第T列的发光单体的质心坐标(x″_T,y″_j)的纵坐标相同的点的横坐标；

步骤15：判断步骤14中计算出的当前图像上各个发光单体的x轴偏移量中是否存在超过阈值ε的x轴偏移量；若否，则令T＝T+1，回到步骤12；若是，则发出告警指令，然后令T＝T+1，回到步骤12。

在检测到y轴偏移量或x轴偏移量超过阈值时，均发出告警指令，这样能更及时的监测到隧道表面发生形变，而不必等到计算出位移后再进行告警。

本具体实施方式采用线性拟合(线性拟合是曲线拟合的一种特例)来拟合出行拟合直线以及列拟合直线，是为了简化计算公式，减小计算量；在本发明的启示下，本领域技术人员容易联系到采用曲线拟合来的方式，分别拟合出行拟合曲线以及列拟合曲线，来作为计算误差和以及偏移量的基础，因此，曲线拟合也应落在本发明的保护范围内。

本具体实施方式中，分别以模板图像中的发光矩阵中左上角、右下角的发光单体为A点、B点；A点的质心坐标为(x″_A,y″_A)，B点的质心坐标为(x″_B,y″_B)；在步骤5中计算各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)时，采用A点、B点以及原点O对当前图像进行坐标系校正。

本具体实施方式中，设当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)，按照如下步骤校正当前图像的坐标系：

步骤501：利用A、O、B三点建立方程组：

根据上述方程组求解出参数：c、d、e、f、g、l；

步骤502：根据参数c、d、e、f、g、l的值建立校正方程组：

步骤503：将当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为代入校正方程组中，从而求解出校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)。

如图3所示，本具体实施方式中，计算机中还包括计算各个发光单体位移的发光单体像素位移计算程序；其中，第j行第i列的发光单体像素位移S′_j,i7按如下步骤：

步骤601：获取图像处理程序中步骤9中发光单体的y轴偏移量以及步骤14中发光单体的x轴偏移量

步骤602：按照如下公式计算第j行第i列的发光单体像素位移S′_j,i：

本具体实施方式中，计算机中还包括还包括计算各个发光单体实际位移的实际位移计算程序；其中，第j行第i列的发光单体实际位移按如下步骤：

步骤701：获取发光单体计算程序的步骤602中的发光单体像素位移S′_j,i；

步骤702：按照如下公式计算第j行第i列的发光单体实际位移S_j,i：

S_j,i＝kS′_j,i；

其中，k为两个发光单体之间的实际距离与其在图像中的像素距离的比值。

本发明除了能对隧道表面形变进行监测预警，还能计算出因隧道表面形变发生的位移量，以供人们对隧道的修护进行参考。本发明的隧道表面形变监测系统能长期实时自动对隧道表面进行监测，结构简单、容易操作，准确性高、实用性强。

Claims (7)

1.一种隧道表面形变监测系统，其特征在于：包括由m×n个能够发出点光源的发光单体，按照m×n矩阵布设在隧道表面的发光矩阵；还包括用于实时采集发光矩阵图像的摄像机；还包括用于接收并处理摄像机采集的发光矩阵图像的计算机；所述计算机用于根据发光矩阵图像计算出各个发光单体在纵轴y方向的y轴偏移量以及在横轴x方向上的x轴偏移量；所述计算机的存储器内存储有处理发光矩阵图像的图像处理程序，所述图像处理程序能够被计算机的处理器加载并按如下步骤执行：

步骤1：以摄像机首次采集的发光矩阵图像作为模板图像；

步骤2：对模板图像进行预处理，以发光矩阵中左下角的发光单体的质心作为原点O建立直角坐标系，以水平方向为横轴x方向，以竖直方向为纵轴y方向；然后计算模板图像上每个发光单体的质心坐标(x″_i,y″_j)，其中，i∈{1，...,n}，j∈{1,...,m}；

步骤3：逐行遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一行的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一行的行拟合直线；其中，第j行的行拟合直线表示为：y′_j＝a_j+b_jx′；

步骤4：逐列遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一列的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一列的列拟合直线；其中，第i列的列拟合直线表示为：x′_i＝h_i+k_iy′；

步骤5：获取摄像机实时采集到的发光矩阵的当前图像，计算当前图像上发光矩阵中各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)；

步骤6：设置循环变量I，I∈{1,2,...,m}；初始化循环变量I＝1；

步骤7：当I≤m，遍历当前图像上第I行的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的误差和Q_I，按如下公式：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与实时质心坐标(x_i,y_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；执行完该步骤后，进入步骤8；

当I＞m，则进入步骤11；

步骤8：判断Q_I是否为零；若是，则令I＝I+1，回到步骤7；若否，则进入步骤9；

步骤9：根据当前图像上第I行的各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量；其中，位于第I行第i列的发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量按如下公式计算：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与模板图像中位于第I行第i列的发光单体的质心坐标(x″_i,y″_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；

步骤10：判断步骤9中计算出的当前图像上各个发光单体的y轴偏移量中是否存在超过阈值δ的y轴偏移量；若否，则令I＝I+1，回到步骤7；若是，则发出告警指令，然后令I＝I+1，回到步骤7；

步骤11：设置循环变量T，T∈{1,2,...,n}；初始化循环变量T＝1；

步骤12：当T≤n，遍历当前图像上第T列的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线的在横轴x方向上的误差和P_T，按如下公式：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与实时质心坐标(x_T,y_j)的纵坐标相同的点的横坐标值；

当T＞n，则回到步骤5；

步骤13：判断P_T是否为零；若是，则令T＝T+1，回到步骤12；若否，则进入步骤14；

步骤14：根据当前图像上第T列的各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线在横轴x方向上的x轴偏移量；其中，位于第j行第T列的发光单体相对于第T列的列拟合直线在横x轴方向上的x轴偏移量按如下公式计算：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与模板图像中位于第j行第T列的发光单体的质心坐标(x″_T,y″_j)的纵坐标相同的点的横坐标；

步骤15：判断步骤14中计算出的当前图像上各个发光单体的x轴偏移量中是否存在超过阈值ε的x轴偏移量；若否，则令T＝T+1，回到步骤12；若是，则发出告警指令，然后令T＝T+1，回到步骤12。

2.根据权利要求1所述的隧道表面形变监测系统，其特征在于：所述发光单体为LED灯珠。

3.一种用于权利要求1中的隧道表面形变监测系统的计算机，其特征在于：所述计算机的存储器内存储有处理发光矩阵图像的图像处理程序，所述图像处理程序能够被计算机的处理器加载并按如下步骤执行：

步骤1：以摄像机首次采集的发光矩阵图像作为模板图像；

步骤2：对模板图像进行预处理，以发光矩阵中左下角的发光单体的质心作为原点O建立直角坐标系，以水平方向为横轴x方向，以竖直方向为纵轴y方向；然后计算模板图像上每个发光单体的质心坐标(x″_i,y″_j)，其中，i∈{1，...,n}，j∈{1,...,m}；

步骤3：逐行遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一行的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一行的行拟合直线；其中，第j行的行拟合直线表示为：y′_j＝a_j+b_jx′；

步骤4：逐列遍历模板图像上的发光矩阵，根据发光矩阵上每一列的每个发光单体的质心坐标进行线性拟合，拟合出每一列的列拟合直线；其中，第i列的列拟合直线表示为：x′_i＝h_i+k_iy′；

步骤5：获取摄像机实时采集到的发光矩阵的当前图像，计算当前图像上发光矩阵中各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)；

步骤6：设置循环变量I，I∈{1,2,...,m}；初始化循环变量I＝1；

步骤7：当I≤m，遍历当前图像上第I行的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的误差和Q_I，按如下公式：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与实时质心坐标(x_i,y_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；执行完该步骤后，进入步骤8；

当I＞m，则进入步骤11；

步骤8：判断Q_I是否为零；若是，则令I＝I+1，回到步骤7；若否，则进入步骤9；

步骤9：根据当前图像上第I行的各个发光单体的实时质心坐标，计算第I行上各个发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量；其中，位于第I行第i列的发光单体相对于第I行的行拟合直线在纵轴y方向上的y轴偏移量按如下公式计算：

其中，y′_I为在第I行的行拟合直线上与模板图像中位于第I行第i列的发光单体的质心坐标(x″_i,y″_I)的横坐标相同的点的纵坐标值；

步骤10：判断步骤9中计算出的当前图像上各个发光单体的y轴偏移量中是否存在超过阈值δ的y轴偏移量；若否，则令I＝I+1，回到步骤7；若是，则发出告警指令，然后令I＝I+1，回到步骤7；

步骤11：设置循环变量T，T∈{1,2,...,n}；初始化循环变量T＝1；

步骤12：当T≤n，遍历当前图像上第T列的各个发光单体，根据各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线的在横轴x方向上的误差和P_T，按如下公式：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与实时质心坐标(x_T,y_j)的纵坐标相同的点的横坐标值；

当T＞n，则回到步骤5；

步骤13：判断P_T是否为零；若是，则令T＝T+1，回到步骤12；若否，则进入步骤14；

步骤14：根据当前图像上第T列的各个发光单体的实时质心坐标，计算第T列上各个发光单体相对于第T列的列拟合直线在横轴x方向上的x轴偏移量；其中，位于第j行第T列的发光单体相对于第T列的列拟合直线在横x轴方向上的x轴偏移量按如下公式计算：

其中，x′_T为在第T列的列拟合直线上与模板图像中位于第j行第T列的发光单体的质心坐标(x″_T,y″_j)的纵坐标相同的点的横坐标；

步骤15：判断步骤14中计算出的当前图像上各个发光单体的x轴偏移量中是否存在超过阈值ε的x轴偏移量；若否，则令T＝T+1，回到步骤12；若是，则发出告警指令，然后令T＝T+1，回到步骤12。

4.根据权利要求3所述的计算机，其特征在于：分别以模板图像中的发光矩阵中左上角、右下角的发光单体为A点、B点；A点的质心坐标为(x″_A,y″_A)，B点的质心坐标为(x″_B,y″_B)；在步骤5中计算各发光单体的实时质心坐标(x_i,y_j)时，采用A点、B点以及原点O对当前图像进行坐标系校正。

5.根据权利要求4所述的计算机，其特征在于：设当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)，按照如下步骤校正当前图像的坐标系：

步骤501：利用A、O、B三点建立方程组：

根据上述方程组求解出参数：c、d、e、f、g、l；

步骤502：根据参数c、d、e、f、g、l的值建立校正方程组：

步骤503：将当前图像进行坐标系校正前的实时质心坐标为代入校正方程组中，从而求解出校正后的实时质心坐标为(x_i,y_j)。

6.根据权利要求3所述的计算机，其特征在于：还包括计算各个发光单体位移的发光单体像素位移计算程序；其中，第j行第i列的发光单体像素位移按如下步骤：

步骤601：获取图像处理程序中步骤9中发光单体的y轴偏移量以及步骤14中发光单体的x轴偏移量

步骤602：按照如下公式计算第j行第i列的发光单体像素位移S′_j,i：

7.根据权利要求6所述的计算机，其特征在于：还包括计算各个发光单体实际位移的实际位移计算程序；其中，第j行第i列的发光单体实际位移按如下步骤：

步骤701：获取发光单体计算程序的步骤602中的发光单体像素位移S′_j,i；

步骤702：按照如下公式计算第j行第i列的发光单体实际位移S_j,i：

S_j,i＝kS′_j,i；

其中，k为两个发光单体之间的实际距离与其在图像中的像素距离的比值。