CN110793448A - 基于视觉的大型建筑构件的测量系统 - Google Patents

基于视觉的大型建筑构件的测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110793448A
CN110793448A CN201910867867.XA CN201910867867A CN110793448A CN 110793448 A CN110793448 A CN 110793448A CN 201910867867 A CN201910867867 A CN 201910867867A CN 110793448 A CN110793448 A CN 110793448A
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
measured
image
camera
coordinate system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910867867.XA
Other languages
English (en)
Inventor
何斌
杜胜盛
王志鹏
周艳敏
沈润杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201910867867.XA priority Critical patent/CN110793448A/zh
Publication of CN110793448A publication Critical patent/CN110793448A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/28—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring areas
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20024—Filtering details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

基于视觉的大型建筑构件的测量系统，包括测量机构和数据处理器，测量机构包括立柱、滑台、摄像头和超声波测距模块，滑台安装于立柱，摄像头安装于滑台；将测量机构对准待测构件，立柱与待测构件的高度方向平行；数据处理器执行以下操作：用摄像头对待测构件拍照，识别出图像中的待测构件，记录图像对应的拍摄高度；超声波测距模块获得摄像头与待测构件之间的距离；提取出图像中的待测构件的所有像素坐标；通过非线性逆透视变换，将图像从像素坐标系转换到世界坐标系，每个像素点转换到世界坐标系下后成正方形；获取待测构件在世界坐标系下的像素点个数，计算构件面积。本发明具有种能够快速实现大尺寸建筑构件的自动化测量的优点。

Description

基于视觉的大型建筑构件的测量系统
技术领域
本发明涉及一种大型建筑构件的测量系统，特别是一种测量大型建筑构件的面积和尺寸的测量系统。
背景技术
建筑物一般是指相对于地面固定且有一定存在时间的人造物。建筑物的构成，按照系统工程分，主要有地基、基础和墙体；建筑物的基本构件由板、梁、柱、拱、桁架、墙和基础构成。
基础是建筑物地面以下的承重构件，它支撑着上部建筑物的全部在和，并将这些载荷及基础自重传给下面的地基。地基不是建筑物的组成部分，地基是承受由基础传下来的荷载的土体或岩体，建筑物必须建造在坚实可靠的地基上。墙体和柱均是竖向承重构件，它支撑着屋顶和楼板等，并将这些荷载及自重传递给基础。板是覆盖一个具有江大平面尺寸，但却具有相对较小厚度的平面型结构构件。梁一般是指跟地面平行的、承担纵轴方向载荷的线型构件。柱是承受平行于纵轴方向载荷的线型构件，它的截面尺寸小于它的高度，一般以受压和受弯为主。拱为曲线结构，由曲线构件（拱圈）或折线形构件及其支座组成，再荷载作用下主要承受轴向压力，有时也承受弯矩和剪力；较同快读梁的弯矩和剪力更小，从而能节省材料，提高刚度和跨越较大空间。桁架是由直杆组成的，一般是具有三角形单元的平面或空间结构。再荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或者压力，从而能充分利用材料的强度，再跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
通过测量施工场景中建筑构件的实际尺寸可以评估建筑建造的完成情况。传统的测量方式是测量员用专业测量工具（比如尺子、测绘仪等）进行人工测量，存在测量的效率低，测量周期长，测量精度低，难以全面检测施工场景的所有构件，以及单个大型构件的整体尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速实现大尺寸建筑构件的自动化测量的测量系统。
基于视觉的大型建筑构件的测量系统，包括测量机构和数据处理器，测量机构包括立柱、滑台、摄像头和超声波测距模块，滑台安装于立柱，摄像头安装于滑台；将测量机构对准待测构件，立柱与待测构件的高度方向平行；数据处理器执行以下操作：用摄像头对待测构件拍照，识别出图像中的待测构件，记录图像对应的拍摄高度h；超声波测距模块获得摄像头与待测构件之间的距离d；提取出图像中的待测构件的所有像素坐标；通过非线性逆透视变换，将图像从像素坐标系转换到世界坐标系，每个像素点转换到世界坐标系下后成正方形；获取待测构件在世界坐标系下的像素点个数N，每个像素点的变成为L，N*L获得待测构件的尺寸，N*L2获得待测构件的面积。非线性逆透视变换中建立的世界坐标系以高度方向为Z轴方向，摄像头与待测构件之间的垂直距离作为X轴方向，摄像头所在的位置平面作为XOY平面。
优选的，使摄像头处于随机高度对待测构件拍照，获取图像中的待测构件，计算待测构件与图像边界的距离，若待测构件与图像边界的距离大于距离阈值，则记录当前拍摄高度h，拍摄高度作为非线性逆透视变换的参数；若待测构件与图像边界的距离小于距离阈值，则调整摄像头的高度，再次拍照；重复上述操作，直到待测构件与图像边界的距离大于距离阈值。
优选的，滑台通过传动组件于驱动电机连接，驱动电机上装有编码器，读取编码器的值获得摄像头离地高度h。
优选的，提取出图像中的待测构件的所有像素坐标之前，先对图像进行滤波，边缘检测以及图像填充，获得边界清晰的待测构件区域。
本发明的优点在于：通过滑台自动位移带动摄像头在待测构件的高度方向上自动拍摄图像，实现图像数据的自动采集；能够实现对待测构件的实时检测，检测效率高。
附图说明
图1是测量机构的示意图。
图2是摄像头获得的原始图像。
图3是经过处理后的图像。
图4是像素坐标系下的图像。
图5是将图4从像素坐标系转换到世界坐标系后的图像。
图6是面积计算的示意图。
具体实施方式
基于视觉的大型建筑构件的测量系统，包括测量机构和数据处理器，如图1所示，测量机构包括立柱、滑台、摄像头和超声波测距模块，滑台安装于立柱，摄像头安装于滑台。
数据处理器执行以下操作：
步骤一：控制滑台1使摄像头4上下移动，寻找拍摄构件适合的高度，用摄像头对待测构件拍照，识别出图像中的待测构件，记录图像对应的拍摄高度h；摄像头获得的原始图像如图1所示2；控制滑台上下的电机上装有编码器，可获取摄像头的高度，通过读取编码器的值可获得摄像头离地高度h，拍摄高度作为非线性逆透视变换的参数；
步骤二：通过超声波雷达3计算摄像头到构件的距离d，距离d作为非线性逆透视变换的参数；
d=v*t/2
其中t为发送超声波和接受到超声波之间的时间差，v为超声波在空气中的传播速度。
步骤三：通过图像处理模块，从摄像头拍摄的图像中提取构件，如图3所示，图像处理模块包括滤波单元，边缘检测单元以及图像填充单元，处理前和处理后的图像分别为图2和图3。获得组成构件的所有像素，如图4所示。
步骤四：通过非线性逆透视变换，将图像从像素坐标系转换到世界坐标系，变换前图像如图4，变换后图像如图5；通过非线性逆透视变换，将图像从像素坐标系转换到世界坐标系，每个像素点转换到世界坐标系下后成正方形；
步骤五：获取待测构件在世界坐标系下的像素点个数N，每个像素点的变成为L，N*L获得待测构件的尺寸，N*L2获得待测构件的面积。非线性逆透视变换中建立的世界坐标系以高度方向为Z轴方向，摄像头与待测构件之间的垂直距离作为X轴方向，摄像头所在的位置平面作为XOY平面，如图6所示。

Claims (4)

1.基于视觉的大型建筑构件的测量系统，其特征在于：该系统包括测量机构和数据处理器，测量机构包括立柱、滑台、摄像头和超声波测距模块，滑台安装于立柱，摄像头安装于滑台；将测量机构对准待测构件，立柱与待测构件的高度方向平行；数据处理器执行以下操作：用摄像头对待测构件拍照，识别出图像中的待测构件，记录图像对应的拍摄高度h；超声波测距模块获得摄像头与待测构件之间的距离d；提取出图像中的待测构件的所有像素坐标；通过非线性逆透视变换，将图像从像素坐标系转换到世界坐标系，每个像素点转换到世界坐标系下后成正方形；获取待测构件在世界坐标系下的像素点个数N，每个像素点的变成为L，N*L获得待测构件的尺寸，N*L2获得待测构件的面积。
2.如权利要求1所述的基于视觉的大型建筑构件的测量系统，其特征在于：使摄像头处于随机高度对待测构件拍照，获取图像中的待测构件，计算待测构件与图像边界的距离，若待测构件与图像边界的距离大于距离阈值，则记录当前拍摄高度h，拍摄高度作为非线性逆透视变换的参数；若待测构件与图像边界的距离小于距离阈值，则调整摄像头的高度，再次拍照；重复上述操作，直到待测构件与图像边界的距离大于距离阈值。
3.如权利要求1所述的基于视觉的大型建筑构件的测量系统，其特征在于：滑台通过传动组件于驱动电机连接，驱动电机上装有编码器，读取编码器的值获得摄像头离地高度h。
4.如权利要求1所述的基于视觉的大型建筑构件的测量系统，其特征在于：提取出图像中的待测构件的所有像素坐标之前，先对图像进行滤波，边缘检测以及图像填充，获得边界清晰的待测构件区域。
CN201910867867.XA 2019-09-15 2019-09-15 基于视觉的大型建筑构件的测量系统 Pending CN110793448A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910867867.XA CN110793448A (zh) 2019-09-15 2019-09-15 基于视觉的大型建筑构件的测量系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910867867.XA CN110793448A (zh) 2019-09-15 2019-09-15 基于视觉的大型建筑构件的测量系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110793448A true CN110793448A (zh) 2020-02-14

Family

ID=69427165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910867867.XA Pending CN110793448A (zh) 2019-09-15 2019-09-15 基于视觉的大型建筑构件的测量系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110793448A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112669382A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 联想未来通信科技(重庆)有限公司 一种基于图像的距离确定方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104019772A (zh) * 2014-05-20 2014-09-03 泰安至诚公路工程监理咨询有限公司 一种桥梁结构砼表面蜂窝麻面面积测定仪及其检测方法
CN105277144A (zh) * 2015-10-16 2016-01-27 浙江工业大学 基于双目视觉的土地面积快速检测方法及其检测装置
CN105740856A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 宁波理工监测科技股份有限公司 一种基于机器视觉的指针式仪表示数读取方法
CN107578408A (zh) * 2017-09-14 2018-01-12 郑州轻工业学院 一种奶牛养殖场地面尿液面积的仿真测量装置与方法
WO2018207300A1 (ja) * 2017-05-11 2018-11-15 富士通株式会社 計測装置、計測方法及び計測プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104019772A (zh) * 2014-05-20 2014-09-03 泰安至诚公路工程监理咨询有限公司 一种桥梁结构砼表面蜂窝麻面面积测定仪及其检测方法
CN105277144A (zh) * 2015-10-16 2016-01-27 浙江工业大学 基于双目视觉的土地面积快速检测方法及其检测装置
CN105740856A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 宁波理工监测科技股份有限公司 一种基于机器视觉的指针式仪表示数读取方法
WO2018207300A1 (ja) * 2017-05-11 2018-11-15 富士通株式会社 計測装置、計測方法及び計測プログラム
CN107578408A (zh) * 2017-09-14 2018-01-12 郑州轻工业学院 一种奶牛养殖场地面尿液面积的仿真测量装置与方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112669382A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 联想未来通信科技(重庆)有限公司 一种基于图像的距离确定方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valença et al. Applications of photogrammetry to structural assessment
US10748269B2 (en) Structure member specification device and structure member specification method
Armesto et al. FEM modeling of structures based on close range digital photogrammetry
CN102589523A (zh) 远距离监测建筑物位移的方法和所用装备
Taşçi Deformation monitoring in steel arch bridges through close-range photogrammetry and the finite element method
Fuchs et al. Applications of laser-based instrumentation for highway bridges
CN110686592B (zh) 一种大尺寸目标物的组合式测量方法
JP2019144191A (ja) 橋梁などの構造物を検査するための画像処理システム、画像処理方法及びプログラム
CN113034674B (zh) 一种利用多设备配合的施工安全检查的方法和装置
Cheng et al. Vision-based trajectory monitoring for assembly alignment of precast concrete bridge components
CN110793448A (zh) 基于视觉的大型建筑构件的测量系统
Storozhenko et al. Investigation of the deformation state of a composite cable space frame structures with a photogrammetric method
WO2022183654A1 (zh) 定位装置、定位单元、定位组件及定位组件的卸载方法
CN114018170A (zh) 基于bim的预制箱梁监测方法
Esmaeili et al. Evaluation of close-range photogrammetric technique for deformation monitoring of large-scale structures: a review
McGinnis et al. 3-D digital image correlation—An underused asset for structural testing
CN112081361A (zh) 一种高层建筑快速安装的脚手架、监测方法及实施方法
Ngeljaratan et al. Novel digital image correlation instrumentation for large-scale shake table tests
CN113264450B (zh) 轮胎式提梁机小曲线半径非平衡式悬臂及拼装施工系统
Barreca et al. Calibrating structural modelling simulation parameters of a lightweight temporary shelter using a lateral load test in situ
Tung et al. Applying the digital-image-correlation technique to measure the deformation of an old building’s column retrofitted with steel plate in an in situ pushover test
Nagrodzka-Godycka et al. State-of-the-art framework for high-speed camera and photogrammetric use in geometry evaluation of prestressed concrete failure process
Baca et al. Cyclic load tests of driven pile base capacity
Pavelka et al. New measurement methods for structure deformation and objects exact dimension determination
Valença Systems based on photogrammetry to evaluation of built heritage: tentative guidelines and control parameters

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200214