CN114485390B - 一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，包括潜水载具以及设置于潜水载具上同一侧位置的两组纠偏激光模组和用于测量物体尺寸的图像采集设备。其中，每组纠偏激光模组都包括存在激光交汇重叠点的两个纠偏激光发射装置，每个纠偏激光模组的激光交汇重叠点到图像采集设备的镜头所在竖直平面的垂直距离相等且与图像采集设备的镜头处于同一水平面上。本发明通过获取图像采集设备的当前采集图像并判断每组纠偏激光模组上的两个纠偏激光发射装置照射在目标建筑上的照射点是否为激光交汇重叠点，确定图像采集设备与待测量缺陷在水平面上保持平行，即不发生图像采集设备的镜头斜视待测量缺陷的情况，从而保证测量结果的准确性。

Description

一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法

技术领域

本发明涉及物体测量技术领域，特别涉及一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法。

背景技术

现有中利用视频图像技术测量水下目标物尺寸的主流方法为利用ROV(遥控无人潜水器)载具设备携带图像采集设备进行视频图像采集并测量尺寸。虽然，ROV载具设备本身有较高的重量和较好的自身平衡能力，可以保持较好的垂直方向的平衡和稳定，但其难以消除横向的扰动，故在水下图像采集测量工作中容易出现图像采集设备镜头在水平方向上侧方斜视目标物的情况。

当出现上述水平方向侧视情况时，图像采集摄像头采集到的目标物图像水平方向的尺寸就与实际尺寸发生了偏差，出现在实时图像中的目标物水平方向尺寸为实际尺寸与偏差角的余弦，导致最后的测量结果不准。

并且，在实际的水下测量中，由于设备操纵人员仅能通过实时视频的方式获取图像采集设备与水下目标物相对位置情况，缺乏精确的反馈信号，造成了难以准确的把ROV的位置调整到使图像采集设备镜头与需要测量尺寸的目标对象完全平行的位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法，将测量设备调节至与建筑物水下缺陷完全平行的位置，保证测量结果的准确性。

为了解决上述问题，本发明采用的方案为：

一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，包括潜水载具以及设置于所述潜水载具上同一侧位置的两组纠偏激光模组和用于测量物体尺寸的图像采集设备；

每组所述纠偏激光模组都包括存在激光交汇重叠点的两个纠偏激光发射装置，每个所述纠偏激光模组的所述激光交汇重叠点到所述图像采集设备的镜头所在竖直平面的垂直距离相等且与所述图像采集设备的镜头处于同一水平面上，每个所述纠偏激光模组的所述激光交汇重叠点的位置均位于所述图像采集设备的图像采集范围内。

为了解决上述问题，本发明采用的另一方案为：

一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，应用于上述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，包括如下步骤：

S1、控制潜水载具上的图像采集设备水平照射目标建筑上的待测量缺陷所在的位置；

S2、获取所述图像采集设备的当前采集图像并判断每组纠偏激光模组上的两个纠偏激光发射装置照射在所述目标建筑上的照射点是否为激光交汇重叠点，若是，则执行步骤S3，否则调节所述潜水载具的位置和朝向，再次执行所述步骤S2；

S3、获取并根据所述图像采集设备的当前采集图像得到所述待测量缺陷的尺寸。

综上所述，本发明的有益效果在于：提供一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法，在潜水载具上加装两组纠偏激光模组，在每组纠偏激光模组上配设存在激光交汇重叠点的两个纠偏激光发射装置，在实际应用时，通过不断判断每组纠偏激光模组在目标建筑上的照射点是否为激光交汇重叠点和调节潜水载具的位置和朝向，来确定图像采集设备与待测量缺陷在水平面上保持平行，即不发生图像采集设备的镜头斜视待测量缺陷的情况，从而保证测量结果的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置与目标建筑保持平行时的激光照射示意图；

图3为本发明实施例的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置与目标建筑不平行时的激光照射示意图；

图4为本发明实施例的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法的步骤示意图；

图5为本发明实施例的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法的建立不同预设档位的效果示意图。

标号说明：

1、潜水载具；2、纠偏激光模组；3、图像采集设备；4、纠偏激光发射装置；5、测量激光发射装置；6、摄像头；7、目标建筑；8、激光交汇重叠点。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，包括潜水载具1以及设置于所述潜水载具1上同一侧位置的两组纠偏激光模组2和用于测量物体尺寸的图像采集设备3；

每组所述纠偏激光模组2都包括存在激光交汇重叠点8的两个纠偏激光发射装置4，每个所述纠偏激光模组2的所述激光交汇重叠点8到所述图像采集设备3的镜头所在竖直平面的垂直距离相等且与所述图像采集设备3的镜头处于同一水平面上，每个所述纠偏激光模组2的所述激光交汇重叠点8的位置均位于所述图像采集设备3的图像采集范围内。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法，在潜水载具1上加装两组纠偏激光模组2，在每组纠偏激光模组2上配设存在激光交汇重叠点8的两个纠偏激光发射装置4，在实际应用时，通过不断判断每组纠偏激光模组2在目标建筑7上的照射点是否为激光交汇重叠点8和调节潜水载具1的位置和朝向，来确定图像采集设备3与待测量缺陷在水平面上保持平行，即不发生图像采集设备3的镜头斜视待测量缺陷的情况，从而保证测量结果的准确性。

进一步地，所述纠偏激光发射装置4均配设有角度调节装置。

从上述描述可知，角度调节装置能够适当调节纠偏激光发射装置4的发射角度，即改变激光交汇重叠点8的位置，以适应不同的测量需求，应对不同尺寸大小、不同远近距离的水下建筑物缺陷，都能够做到在保持平行的情况下进行测量。

进一步地，每组所述纠偏激光模组2的两个所述纠偏激光发射装置4的激光颜色不同。

从上述描述可知，同组的两个纠偏激光发射装置4的激光颜色不同，使得两束在激光交汇重叠点8前后距离上的位置的左右分布顺序不同，即在目标建筑7上的照射结果在视觉上不相同，以便于操作人员通过图像采集的方式判断潜水载具1和目标建筑7之间的实际距离，从而快速调整潜水载具1，确定在目标建筑7上出现激光交汇重叠点8的设备姿态。

进一步地，两组所述纠偏激光模组2分别位于所述图像采集设备3左右两侧方向的位置上。

从上述描述可知，两组纠偏激光模组2在图像采集设备3左右分布设置，使得纠偏激光模组2在目标建筑7上的照射点更容易落入图像采集设备3的采集范围之内，使得各个设备在潜水载具1上分布设置更加紧凑，也方便与操作人员根据照射结果左右调节潜水载具1的位置和朝向。

进一步地，所述图像采集设备3包括位于同一水平面的摄像头6和两个测量激光发射装置5；

所述摄像头6的镜头方向和两个所述测量激光发射装置5的激光发射方向相互平行且方向相同。

从上述描述可知，利用摄像头6和两个测量激光发射装置5相配合进行缺陷尺寸测量，通过两个测量激光发射装置5发出的平行光束作为参考点，由图像采集设备3采集建筑缺陷的图像数据和测量激光发射装置5照射的像素点，从而准确计算出建筑物缺陷的尺寸。

请参照图2至图5，一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，应用于上述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，包括如下步骤：

S1、控制潜水载具1上的图像采集设备3水平照射目标建筑7上的待测量缺陷所在的位置；

S2、获取所述图像采集设备3的当前采集图像并判断每组纠偏激光模组2上的两个纠偏激光发射装置4照射在所述目标建筑7上的照射点是否为激光交汇重叠点8，若是，则执行步骤S3，否则调节所述潜水载具1的位置和朝向，再次执行所述步骤S2；

S3、获取并根据所述图像采集设备3的当前采集图像得到所述待测量缺陷的尺寸。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，通过不断判断每组纠偏激光模组2在目标建筑7上的照射点是否为激光交汇重叠点8和调节潜水载具1的位置和朝向，来确保图像采集设备3与待测量缺陷在水平面上保持平行，即图像采集设备3的镜头不会出现斜视待测量缺陷的情况，从而保证测量结果的准确性。

进一步地，所述步骤S1之前还包括：

S01、根据所述激光交汇重叠点8到所述图像采集设备3的镜头所在平面的垂直距离的不同值设置多个不同的预设档位；

S02、通过角度调节装置一一对应调节每组所述纠偏激光模组2上的每个纠偏激光发射装置4的发射角度，使得两组所述纠偏激光模组2的所述激光交汇重叠点8处于同一所述预设档位。

从上述描述可知，根据激光交汇重叠点8到图像采集设备3的镜头所在平面的垂直距离的不同值设置多个不同的预设档位，以应对不同尺寸的待测量缺陷，满足实际的测量需求，确保在保持图像采集装置与待测量缺陷完全平行的情况下完成缺陷的尺寸测量。

进一步地，所述调节所述潜水载具1的位置和朝向具体为：

识别每组纠偏激光模组2上的两个所述纠偏激光发射装置4在对应的所述照射点产生的激光颜色从左至右的分布顺序；

根据所述分布顺序调节所述潜水载具1的位置和朝向。

从上述描述可知，两个纠偏激光发射装置4在目标建筑7上照射点产生的颜色效果的不同，通过当前采集图像直观地反映给操作人员，便于操作人员根据实际的图像效果来调节潜水载具1的位置和朝向，从而快速地确定与待测量缺陷保持完全平行的位置。

进一步地，所述根据所述分布顺序调节所述潜水载具1的位置和朝向具体包括：

若所述分布顺序为所述纠偏激光模组2上靠右的所述纠偏激光发射装置4的激光颜色在前，靠左的所述纠偏激光发射装置4的激光颜色在后，则说明所述目标建筑7位于所述激光交汇重叠点8远离所述图像采集设备3的方向上，控制所述潜水载具1靠近所述目标建筑7；

若所述分布顺序为所述纠偏激光模组2上靠左的所述纠偏激光发射装置4的激光颜色在前，靠右的所述纠偏激光发射装置4的激光颜色在后，则说明所述目标建筑7位于所述激光交汇重叠点8远离所述图像采集设备3之间，控制所述潜水载具1远离所述目标建筑7。

从上述描述可知，两个纠偏激光发射装置4所分别发出的两种颜色的光束在其激光交汇重叠点8前后的左右分布顺序不同，以此快速确定待测量缺陷是在激光交汇重叠点8和图像采集装置之间或之外，以便于操作人员对潜水载具1的位置做出准确调整。

进一步地，所述步骤S3具体为：

S31、获取并在所述图像采集设备3的当前采集图像上对应所述待测量缺陷在尺寸方向上的两端分别确立一个测量点，记录两个所述测量点之间的第一像素距离；

S32、获取所述当前采集图像上的两个测量激光发射装置5的照射点之间的第二像素距离；

S33、根据所述第一像素距离、所述第二像素距离和两个所述测量激光发射装置5的激光光束之间的实际距离计算得到所述待测量缺陷的尺寸。

从上述描述可知，通过两个测量激光发射装置5发出的平行光束作为参考点，由图像采集设备3采集建筑缺陷的图像数据和测量激光发射装置5照射的像素点，从而准确计算出建筑物缺陷的尺寸。

本发明的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置和方法，适用于水下建筑缺陷尺寸测量的应用场景，以下结合具体实施例进行具体说明：

请参照图1至图3，本发明的实施例一为：

一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，如图1所示，包括潜水载具1以及设置于潜水载具1上同一侧位置的两组纠偏激光模组2和用于测量物体尺寸的图像采集设备3。图像采集设备3包括位于同一水平面的摄像头6和两个测量激光发射装置5。并且，摄像头6的镜头方向和两个测量激光发射装置5的激光发射方向相互平行且方向相同。

如图1和图2所示，两组纠偏激光模组2分别位于图像采集设备3左右两侧方向的位置上，每组纠偏激光模组2都包括存在激光交汇重叠点8的两个纠偏激光发射装置4。并且，为了容易分辨光束为哪一个偏激光发射装置所发射的，每组纠偏激光模组2的两个纠偏激光发射装置4的激光颜色不同。除此之外，偏激光发射装置均配设有角度调节装置，以适应不同尺寸的缺陷测量，提高设备使用的灵活性。每个纠偏激光模组2的激光交汇重叠点8到图像采集设备3的镜头所在竖直平面的垂直距离相等且与图像采集设备3的镜头处于同一水平面上。并且，每个纠偏激光模组2的激光交汇重叠点8的位置均位于图像采集设备3的图像采集范围内。

在本实施例中，保持图像采集设备3与待测量缺陷保持平行的原理为：

如图2所示，当两个纠偏激光模组2的激光交汇重叠点8都落在目标建筑7上时，又由于两个激光交汇重叠点8到图像采集设备3的镜头所在竖直平面的垂直距离相等，进而可得出图像采集装置所在的水平线就与目标建筑7上缺陷所在的一面保持平行。

如图3所示，在图像采集设备3与待测量缺陷不保持平行时，即存在纠偏激光模组2的激光交汇重叠点8没有落在目标建筑7上，而是两个纠偏激光发射装置4分别形成了两个照射点。此时，操作人员通过图像采集设备3的图像画面便可以得知图像采集设备3与待测量缺陷不平行，再通过调整潜水载具1的位置和朝向，使得图像采集设备3与待测量缺陷的相对位置回到如图2所示的位置即可。

请参照图2至图5，本发明的实施例二为：

一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，应用于实施例一的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，如图4所示，包括如下步骤：

S01、根据激光交汇重叠点8到图像采集设备3的镜头所在平面的垂直距离的不同值设置多个不同的预设档位；S02、通过角度调节装置一一对应调节每组纠偏激光模组2上的每个纠偏激光发射装置4的发射角度，使得两组纠偏激光模组2的激光交汇重叠点8处于同一预设档位。

在本实施例中，如图5所示，通过调整两个纠偏激光发射装置4的发射角度，获得了多个不同位置的激光交汇重叠点8，即对应了不同的档位。待测量缺陷的尺寸越大，则选取的激光交汇重叠点8距离图像采集设备3就越远。

S1、控制潜水载具1上的图像采集设备3水平照射目标建筑7上的待测量缺陷所在的位置；

S2、获取图像采集设备3的当前采集图像并判断每组纠偏激光模组2上的两个纠偏激光发射装置4照射在目标建筑7上的照射点是否为激光交汇重叠点8，若是，则执行步骤S3，否则调节潜水载具1的位置和朝向，再次执行步骤S2；

在本实施例中，调节潜水载具1的位置和朝向具体过程为：先识别每组纠偏激光模组2上的两个纠偏激光发射装置4在对应的照射点产生的激光颜色从左至右的分布顺序；最后，根据分布顺序调节潜水载具1的位置和朝向。

并且，结合图2和图3所示，在潜水载具1向目标建筑7移动的过程中，若分布顺序为纠偏激光模组2上靠右的纠偏激光发射装置4的激光颜色在前，靠左的纠偏激光发射装置4的激光颜色在后，则说明目标建筑7位于激光交汇重叠点8远离图像采集设备3的方向上，控制潜水载具1靠近目标建筑7；若分布顺序为纠偏激光模组2上靠左的纠偏激光发射装置4的激光颜色在前，靠右的纠偏激光发射装置4的激光颜色在后，则说明目标建筑7位于激光交汇重叠点8远离图像采集设备3之间，制潜水载具1远离目标建筑7。

S3、获取并根据图像采集设备3的当前采集图像得到待测量缺陷的尺寸。

在本实施例中，待测物缺陷测量具体使用图像像素值比例计算法，其具体过程如下：

S31、获取并在图像采集设备3的当前采集图像上对应待测量缺陷在尺寸方向上的两端分别确立一个测量点，记录两个测量点之间的第一像素距离；

S32、获取当前采集图像上的两个测量激光发射装置5的照射点之间的第二像素距离；

S33、根据第一像素距离、第二像素距离和两个测量激光发射装置5的激光光束之间的实际距离计算得到待测量缺陷的尺寸。

在本实施例中，当操作人员看到当前采集图像上，目标建筑7上同时出现了两个纠偏激光模组2所对应的两个激光交汇重叠点8，说明此时图像采集设备3与待测量缺陷就保持平行，便能够依旧上述的方法进行尺寸计算。

综上所述，本发明公开了一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置及方法，在潜水载具上加装两组纠偏激光模组，在每组纠偏激光模组上配设存在激光交汇重叠点的两个颜色不同的纠偏激光发射装置，在实际应用时，通过不断判断每组纠偏激光模组在目标建筑上的照射点是否为激光交汇重叠点和调节潜水载具的位置和朝向，来确定图像采集设备与待测量缺陷在水平面上保持平行，即不发生图像采集设备的镜头斜视待测量缺陷的情况，还可以通过激光交汇重叠点到图像采集设备的距离的不同来设置不同档位，从而保证测量结果的准确性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，其特征在于，包括潜水载具以及设置于所述潜水载具上同一侧位置的两组纠偏激光模组和用于测量物体尺寸的图像采集设备；

每组所述纠偏激光模组都包括存在激光交汇重叠点的两个纠偏激光发射装置，每个所述纠偏激光模组的所述激光交汇重叠点到所述图像采集设备的镜头所在竖直平面的垂直距离相等且与所述图像采集设备的镜头处于同一水平面上，每个所述纠偏激光模组的所述激光交汇重叠点的位置均位于所述图像采集设备的图像采集范围内；

每组所述纠偏激光模组的两个所述纠偏激光发射装置的激光颜色不同，两组所述纠偏激光模组分别位于所述图像采集设备左右两侧方向的位置上；

所述图像采集设备包括位于同一水平面的摄像头和两个测量激光发射装置；

所述摄像头的镜头方向和两个所述测量激光发射装置的激光发射方向相互平行且方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，其特征在于，所述纠偏激光发射装置均配设有角度调节装置。

3.一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，应用于权利要求1和2任一所述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、控制潜水载具上的图像采集设备水平照射目标建筑上的待测量缺陷所在的位置；

S2、获取所述图像采集设备的当前采集图像并判断每组纠偏激光模组上的两个纠偏激光发射装置照射在所述目标建筑上的照射点是否为激光交汇重叠点，若是，则执行步骤S3，否则调节所述潜水载具的位置和朝向，再次执行所述步骤S2；

S3、获取并根据所述图像采集设备的当前采集图像得到所述待测量缺陷的尺寸；

所述步骤S1之前还包括：

S01、根据所述激光交汇重叠点到所述图像采集设备的镜头所在平面的垂直距离的不同值设置多个不同的预设档位；

S02、通过角度调节装置一一对应调节每组所述纠偏激光模组上的每个纠偏激光发射装置的发射角度，使得两组所述纠偏激光模组的所述激光交汇重叠点处于同一所述预设档位；

所述调节所述潜水载具的位置和朝向具体为：

识别每组纠偏激光模组上的两个所述纠偏激光发射装置在对应的所述照射点产生的激光颜色从左至右的分布顺序；

根据所述分布顺序调节所述潜水载具的位置和朝向。

4.根据权利要求3所述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，其特征在于，所述根据所述分布顺序调节所述潜水载具的位置和朝向具体包括：

若所述分布顺序为所述纠偏激光模组上靠右的所述纠偏激光发射装置的激光颜色在前，靠左的所述纠偏激光发射装置的激光颜色在后，则说明所述目标建筑位于所述激光交汇重叠点远离所述图像采集设备的方向上，控制所述潜水载具靠近所述目标建筑；

若所述分布顺序为所述纠偏激光模组上靠左的所述纠偏激光发射装置的激光颜色在前，靠右的所述纠偏激光发射装置的激光颜色在后，则说明所述目标建筑位于所述激光交汇重叠点远离所述图像采集设备之间，制所述潜水载具远离所述目标建筑。

5.根据权利要求3所述的一种水工建筑物水下缺陷尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

S31、获取并在所述图像采集设备的当前采集图像上对应所述待测量缺陷在尺寸方向上的两端分别确立一个测量点，记录两个所述测量点之间的第一像素距离；

S32、获取所述当前采集图像上的两个测量激光发射装置的照射点之间的第二像素距离

S33、根据所述第一像素距离、所述第二像素距离和两个所述测量激光发射装置的激光光束之间的实际距离计算得到所述待测量缺陷的尺寸。