CN115143887B - 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统 - Google Patents

视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115143887B
CN115143887B CN202211077907.9A CN202211077907A CN115143887B CN 115143887 B CN115143887 B CN 115143887B CN 202211077907 A CN202211077907 A CN 202211077907A CN 115143887 B CN115143887 B CN 115143887B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reference point
line segment
visual monitoring
offset
visual
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.)
Active
Application number
CN202211077907.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115143887A (zh
Inventor
王众保
都海伦
张宇捷
王璐
马雪林
李其成
夏康明
王新红
朱婵婵
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.)
Changzhou Architectual Research Institute Group Co Ltd
Original Assignee
Changzhou Architectual Research Institute Group Co Ltd
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 Changzhou Architectual Research Institute Group Co Ltd filed Critical Changzhou Architectual Research Institute Group Co Ltd
Priority to CN202211077907.9A priority Critical patent/CN115143887B/zh
Publication of CN115143887A publication Critical patent/CN115143887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115143887B publication Critical patent/CN115143887B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20—Image preprocessing
    • G06V10/24—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image
    • G06V10/245—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image by locating a pattern; Special marks for positioning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/52—Surveillance or monitoring of activities, e.g. for recognising suspicious objects

Abstract

本发明涉及建筑测量技术领域，公开了一种视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统，该方法包括：通过视觉监测设备分别采集第一基准点和第二基准点的标准图像，分别获取第一基准点、第二基准点在标准图像中的固定位置M和O；依次采集第一基准点和第二基准点的实时图像，若第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置不同，则表明视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A发生了偏差；确定视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y；根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正。本发明能够对标靶实际监测结果进行修正，以克服因视觉测量设备自身位置变化而带来的测量偏差。

Description

视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统
技术领域
本发明涉及建筑测量技术领域，尤其涉及一种视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统。
背景技术
随着我国建筑工程项目的不断兴建，建筑物的安全问题日益突出，根据我国建筑工程事故分析可知，由于部分单位不重视施工过程的监测，从而造成了较严重的工程事故，甚至造成了人员伤亡事故，如建筑围护结构的失稳，周边建筑的裂缝及地下设施的破坏等。因此，建筑测量是建筑勘察、施工和验收的重要工作内容。
目前，利用机器视觉对建筑结构进行监测已逐渐兴起。常采用的方法是，在建筑物上设置3个监测点以及多个标靶，每次测量时，先从基准点起测，再监测标靶，形成闭合测量路线，再对机器视觉采集的图像进行分析，得到标靶的监测数据。
然而，实际应用的现场环境复杂、视觉监测设备固定不牢靠等因素，会造成视觉监测设备在使用过程中自身位置发生偏移（即偏离了预设位置），从而导致对标靶的监测数据也出现偏差。由于视觉监测设备自身位置的变化是微小的，工作人员大多会默认机器视觉的位置仍然是固定不变的，这就会造成监测数据与实际不符，监测数据一旦不准确，将会影响后续对建筑结构变化的分析结果，严重时还会造成安全事故，带来无法挽回的后果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中对建筑物的监测，没有考虑视觉监测设备自身位置发生变化而导致监测结果不准确的技术问题，本发明提供一种视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统，能够发现视觉监测设备的位置变化，并且对位置变化后监测到结果自动进行修正，保证监测数据的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种视觉监测设备测量结果的修正方法，包括以下步骤：
S1、获取视觉监测设备的预设位置A，通过视觉监测设备分别采集第一基准点和第二基准点的标准图像，分别获取第一基准点、第二基准点在标准图像中的固定位置M和O；
S2、通过所述视觉监测设备依次采集所述第一基准点和第二基准点的实时图像，若第一基准点和第二基准点在实时图像中的实际位置均与固定位置保持一致，则表明所述视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A一致；若第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置不同，则表明视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A发生了偏差；执行步骤S3；
S3、获取视觉监测设备相对于第一基准点的水平变化量MN、视觉监测设备相对于第二基准点的水平变化量OP，以及计算第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置的z向偏移量∆Z；
S4、根据水平变化量MN和OP，确定所述视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y；根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正。
本发明的有益效果是，本发明通过设置两个基准点，不仅能够发现视觉监测设备自身的位置是否发生偏移，还能够为计算偏移量提供参数，以实现对标靶实际监测结果的修正，从而克服因视觉测量设备自身位置变化而带来的测量偏差。
进一步的，步骤S4中，根据水平变化量MN和OP，确定所述视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y，具体包括以下步骤：
S4.1、获取所述实际位置N与实际位置A'的连线A'N，获取所述实际位置P与实际位置A'的连线A'P；
S4.2、基于预设位置A，获取连线A'N的垂线AB以及连线A'P的垂线AD；
S4.3、基于预设位置A、垂足B、实际位置A'和垂足D四点构建辅助三角形∆AHB和∆A'HD；
S4.4、根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的几何关系，得到线段BA'的长度；
S4.5、获取视觉监测设备监测标靶的视觉方向A'Q，得到∠BA'Q；
S4.6、根据所述线段BA'与∠BA'Q，得到预设位置A与实际位置A'的连线AA'在x方向分量A'J和y方向的分量AJ；
A'J即为x向偏移量∆X，AJ即为y向偏移量∆Y。
进一步的，∠OAM=∠PA'N=∠DA'B；
根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的三角关系，得到∠A'HD=∠DA'B-90°。
进一步的，步骤S4.4中，根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的几何关系，得到线段BA'的长度，具体包括：
S4.4.1、根据辅助三角形∆AHB和∠A'HD，得到线段DH的长度；
S4.4.2、根据辅助三角形∆A'HD和∠A'HD，得到线段A'H的长度；
S4.4.3、根据∠A'HD、线段DH和线段A'H，得到线段BA'的计算公式为：
Figure 284466DEST_PATH_IMAGE001
（1）。
进一步的， 所述线段DH的计算公式为：
Figure 795082DEST_PATH_IMAGE002
（2）
所述线段A'H的计算公式为：
Figure 840398DEST_PATH_IMAGE003
（3）
将公式（3）代入公式（1）中得到线段BA'的表达式为：
Figure 438870DEST_PATH_IMAGE004
（4）。
进一步的，所述x方向分量A'J与y方向的分量AJ相互垂直，且分量AJ与线段BA'相交，交点为E；由此获得两个直角三角形∆ABE和∆EA'J；
令分量A'J垂直于A'Q，则∠BA'J=∠BA'Q-90°；
在两个直角三角形∆ABE和∆EA'J中，已知∠AEB=∠A'EJ，
则∠BAE=∠EA'J，即，∠BAE=∠EA'J=∠BA'J=∠BA'Q-90°。
进一步的，步骤S4.6中，根据所述线段BA'与∠BA'Q，得到预设位置A与实际位置A'的连线AA'在x方向分量A'J和y方向的分量AJ，具体包括：
S4.6.1、根据∠BAE=∠BA'Q-90°，得到线段AE和BE的长度；
S4.6.2、根据线段BA'和BE，得到线段EA'的长度；
S4.6.3、根据线段EA'和∠EA'J，得到x方向分量A'J以及线段EJ的长度；
S4.6.4、根据线段AE和EJ，得到y方向的分量AJ。
进一步的，所述线段AE的计算公式为：
Figure 846717DEST_PATH_IMAGE005
（5）
所述线段BE的计算公式为：
Figure 934759DEST_PATH_IMAGE006
（6）
所述线段EA'的计算公式为：
Figure 405055DEST_PATH_IMAGE007
（7）
所述x方向分量A'J的计算公式为：
Figure 869534DEST_PATH_IMAGE008
（8）
所述线段EJ的计算公式为：
Figure 131888DEST_PATH_IMAGE009
（9）
所述y方向的分量AJ的计算公式为：
Figure 328514DEST_PATH_IMAGE010
（10）。
进一步的，步骤S4中，根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正，具体包括：
设视觉检测设备对标靶的实际测量结果为
Figure 348423DEST_PATH_IMAGE011
，
判断视觉监测设备分别在x、y、z方向的偏移方向，
若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为正方向，则将实际测量值减去对应的偏移量；
若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为负方向，则将实际测量值加上对应的偏移量。
本发明还提供了一种视觉监测系统，包括：视觉监测设备，所述视觉监测设备固定在预设位置A上，用于采集基准点和标靶的图像；智能计算模块，所述智能计算模块与所述视觉监测设备通讯连接，用于执行上述的视觉监测设备测量结果的修正方法；云平台服务器，所述云平台服务器与所述智能计算模块通讯连接，用于存储并显示监测数据。
本发明的有益效果是，本发明通过设置两个基准点，不仅能够发现视觉监测设备自身的位置是否发生偏移，还能够为计算偏移量提供参数，以实现对标靶实际监测结果的修正，从而克服因视觉测量设备自身位置变化而带来的测量偏差。本发明还可以自主完成数据采集、处理、上传等工作，无需人为干预，可实现全天候现场值守，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的视觉监测设备测量结果的修正方法的流程图。
图2是本发明的视觉监测设备位置偏移前和偏移后采集到的图像。
图3是本发明的视觉监测设备视觉方向的示意图。
图4是本发明的视觉监测设备的预置位的示意图。
图5是本发明的视觉监测设备位置与基准点之间偏移前后的示意图。
图6是本发明的辅助三角形的结构图。
图7是本发明的视觉监测设备位置变化AA'在xy方向分解的示意图。
图8是本发明的视觉监测系统的结构示意图。
图中：10、视觉监测设备；20、智能计算模块；30、云平台服务器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图7所示，本发明的视觉监测设备测量结果的修正方法，包括以下步骤：
S1、获取视觉监测设备的预设位置A，通过视觉监测设备分别采集第一基准点和第二基准点的标准图像，分别获取第一基准点、第二基准点在标准图像中的固定位置M和O。
S2、通过视觉监测设备依次采集第一基准点和第二基准点的实时图像，若第一基准点和第二基准点在实时图像中的实际位置均与固定位置保持一致，则表明视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A一致；若第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置不同，则表明视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A发生了偏差；执行步骤S3。
S3、获取视觉监测设备相对于第一基准点的水平变化量MN、视觉监测设备相对于第二基准点的水平变化量OP，以及计算第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置的z向偏移量∆Z。
S4、根据水平变化量MN和OP，确定视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y；根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正。
需要说明的是，视觉监测设备例如是高清球形摄像机，其摄像头可以转动，即视觉监测设备的拍摄方向是可以调整的。由于视觉监测设备自身位置发生的变化是微小的（变化量最大为毫米级），因此，这个变化不会导致视觉监测设备的焦距发生变化，即，视觉监测设备自身位置的变化不会影响图像质量和像素尺寸。视觉监测设备被安装在预设位置A上（即提前规划好的位置点），即预设位置A是已知的。第一基准点和第二基准点的安装位置也是提前规划好的，即固定位置M和固定位置O也是已知的。监测现场还可以设置一控制主机，控制主机可以对视觉监测设备采集的图像进行计算处理。需要说明的是，在现场安装视觉监测设备和基准点时，可以设置视觉监测设备拍摄的预置位，例如，对第一基准点进行采集时，视觉监测设备的拍摄方向采用第一预置位，对第二基准点进行采集时，视觉监测设备的拍摄方向采用第二预置位，对标靶进行采集时，采用第三预置位，等等，而第一预置位和第二预置位之间的角度、第一预置位和第三预置位之间的角度以及第二预置位和第三预置位之间的角度均可以在现场安装时直接测量获得。
在测量时（如图4所示），视觉监测设备的视觉方向先转到第一基准点处，拍摄第一基准点的图像并发送给控制主机，控制主机可以计算出第一基准点在图像中的位置信息；然后视觉监测设备的视觉方向再转到第二基准点处，拍摄第二基准点的图像并发送给控制主机，控制主机可以计算出第二基准点在图像中的位置信息。采集完两个基准点后，视觉监测设备的视觉方向可以转动到标靶处，采集标靶图像并发送给控制主机，控制主机可以计算出标靶的位置信息。
如果视觉监测设备每一次监测到的第一基准点和第二基准点在图像中的位置都是相同的，则表明视觉监测设备在预设位置A处没有发生偏移。如果视觉监测设备监测到的第一基准点或第二基准点在图像中的实际位置与固定位置不同，则表明视觉监测设备自身位置发生了偏移。请参考图5，设A点为视觉监测设备的预设位置，A’点为视觉监测设备偏移后的实际位置，由于视觉监测设备的视觉方向是不变的，因此，视觉监测设备偏移前后的视线可以按照平行处理。虚线T1和T2分别是视觉监测设备拍摄的基准点所在的图像平面。偏移后的视觉方向与平面T1的交点为N，与平面T2的交点为P。由于视觉监测设备自身的位置发生了变化，但是基准点在现场的位置是不变的，因此，偏移后的视觉监测设备采集到的实时图像中的基准点所在的实际位置与标准图像中的固定位置之间会发生偏移（如图2所示）。控制主机获取基准点的实时图像后，可以计算出基准点实际位置与固定位置之间偏移了多少像素，再结合每个像素代表的实际尺寸即可获得视觉监测设备相对于第一基准点的水平变化量MN、视觉监测设备相对于第二基准点的水平变化量OP，以及第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置的z向偏移量∆Z。
需要说明的是，在本发明中，与视觉监测设备视觉方向平行的水平面为xy平面，z方向垂直于xy平面（如图3所示）。例如，可以以预设位置A为原点，建立三维坐标系。
具体的，步骤S4中，根据水平变化量MN和OP，确定所述视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y，具体包括以下步骤：
S4.1、获取所述实际位置N与实际位置A'的连线A'N，获取所述实际位置P与实际位置A'的连线A'P。A'N//AM，A'P//AO。
S4.2、基于预设位置A，获取连线A'N的垂线AB以及连线A'P的垂线AD。即，
Figure 678910DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 405558DEST_PATH_IMAGE013
，结合S4.1可知，MN=AB，OP=AD，而MN和OP可以通过计算得到，为已知量。
S4.3、基于预设位置A、垂足B、实际位置A'和垂足D四点构建辅助三角形∆AHB和∆A'HD。根据图2可知，
Figure 100981DEST_PATH_IMAGE014
，根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的三角关系可知，
Figure 936082DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 414468DEST_PATH_IMAGE016
，两者相减可得
Figure 651414DEST_PATH_IMAGE017
，即，∠A'HD=∠DA'B-90°。而∠OAM是已知的（即第一预置位和第二预置位之间的夹角），因此，∠A'HD可以通过∠OAM-90°计算得到。
S4.4、根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的几何关系，得到线段BA'的长度。
具体包括：
S4.4.1、根据辅助三角形∆AHB和∠A'HD，得到线段DH的长度；
S4.4.2、根据辅助三角形∆A'HD和∠A'HD，得到线段A'H的长度；
S4.4.3、根据∠A'HD、线段DH和线段A'H，得到线段BA'的计算公式为：
Figure 252160DEST_PATH_IMAGE018
（1）。
需要说明的是，∠A'HD为已知，∆AHB为直角三角形，根据三角关系可知
Figure 449923DEST_PATH_IMAGE019
，即，线段DH的计算公式为：
Figure 853704DEST_PATH_IMAGE020
（2）
再结合直角三角形∆A'HD，可以得到线段
Figure 820523DEST_PATH_IMAGE021
，将公式（2）代入即可得到
Figure 857749DEST_PATH_IMAGE022
（3）。
再结合直角三角形∆AHB可知，
Figure 136283DEST_PATH_IMAGE023
，即，
Figure 487630DEST_PATH_IMAGE024
，将公式（3）代入公式（1）中可以得到：
Figure 105694DEST_PATH_IMAGE025
（4）。
其中，线段AB、AD以及∠DA'B均为已知量，因此，通过公式（4）可以得到线段BA'的长度。
S4.5、获取视觉监测设备监测标靶的视觉方向A'Q，得到∠BA'Q。
将视觉监测设备的拍摄方向旋转至第三预置位，即可对标靶进行监测，而∠BA'Q即为第一预置位和第三预置位之间的夹角，为已知量。将视觉监测设备的位移变化量AA'在xy平面（即视觉监测设备转动方向的平面）进行分解，得到x方向分量A'J和y方向的分量AJ，A'J
Figure 376138DEST_PATH_IMAGE026
AJ，且分量AJ与线段BA'相交，交点为E，由此获得两个直角三角形∆ABE和∆EA'J。令分量A'J垂直于A'Q，则∠BA'J=∠BA'Q-90°，在两个直角三角形∆ABE和∆EA'J中，已知∠AEB=∠A'EJ（对角相等），则∠BAE=∠EA'J，即，∠BAE=∠EA'J=∠BA'J=∠BA'Q-90°。
S4.6、根据所述线段BA'与∠BA'Q，得到预设位置A与实际位置A'的连线AA'在x方向分量A'J和y方向的分量AJ；A'J即为x向偏移量∆X，AJ即为y向偏移量∆Y。
具体包括：
S4.6.1、根据∠BAE=∠BA'Q-90°，得到线段AE和BE的长度。
S4.6.2、根据线段BA'和BE，得到线段EA'的长度。
S4.6.3、根据线段EA'和∠EA'J，得到x方向分量A'J以及线段EJ的长度。
S4.6.4、根据线段AE和EJ，得到y方向的分量AJ。
需要说明的是，步骤S4.5中已经得到了∠BAE的角度值，那么根据三角函数可以得到线段
Figure 282914DEST_PATH_IMAGE027
（5），线段
Figure 969110DEST_PATH_IMAGE028
（6），则
Figure 769576DEST_PATH_IMAGE029
（7）。因此，x方向分量A'J的计算公式为：
Figure 351867DEST_PATH_IMAGE030
，
线段EJ的计算公式为：
Figure 542677DEST_PATH_IMAGE031
，
则y方向的分量AJ的计算公式为：
Figure 94881DEST_PATH_IMAGE032
。
由此，可以得到线段AA'在x方向分量A'J（∆X）和y方向的分量AJ（∆Y），即，视觉监测设备的偏移量在xy的分量。
然后根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正。修正时，首先需要判断视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向（例如是向x正方向还是负向向偏移，是向y正方向还是负方向偏移，是向z正方向还是负方向偏移），由于视觉监测设备的偏移量
Figure 421957DEST_PATH_IMAGE033
是矢量，通过将矢量
Figure 175150DEST_PATH_IMAGE033
在xy平面内分解，可以得到x方向的分量矢量
Figure 915572DEST_PATH_IMAGE034
和y方向的分量矢量
Figure 209151DEST_PATH_IMAGE035
，通过两个矢量
Figure 859575DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 377144DEST_PATH_IMAGE037
的方向可以知道视觉监测设备在x、y方向的偏移方向；视觉监测设备在z方向的偏移方向可以通过比较第一基准点或第二基准点在视觉监测设备偏移前、后的图像位置（例如是向上移还是向下移）得到。设视觉检测设备对标靶的实际测量结果为
Figure 542546DEST_PATH_IMAGE038
，若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为正方向，则将实际测量值减去对应的偏移量。若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为负方向，则将实际测量值加上对应的偏移量。换言之，若视觉监测设备在x方向是向正方向偏移，则修正后的x坐标值为x1-∆X，若视觉监测设备在x方向是向负方向偏移，则修正后的x坐标值为x1+∆X；若视觉监测设备在y方向是向正方向偏移，则修正后的y坐标值为y1-∆Y，若视觉监测设备在y方向是向负方向偏移，则修正后的y坐标值为y1+∆Y；若视觉监测设备在z方向是向正方向偏移，则修正后的z坐标值为z1-∆Z，若视觉监测设备在z方向是向负方向偏移，则修正后的z坐标值为z1+∆Z。
换言之，本发明利用容易获得的一些已知参数，并构建辅助三角形得到视觉监测设备的位置变化在xyz方向的偏移量，这样，能够降低计算复杂度以及香肠操作复杂度，再利用偏移量对标靶的实际监测结果进行自动修正，从而克服了因视觉测量设备自身位置变化而带来的测量偏差。本发明利用已知量和三角关系，得到了xy偏移量与已知量的关系式，在实际应用中，只需要将已知量代入关系式中即可获得偏移量，计算方便快捷，有利于提高计算效率和现场调试的工作效率。
本发明设置两个基准点，一方面可以发现视觉监测设备的位置是否发生变化，另一方面可以得到视觉监测设备的转动角度，用于后续计算偏移量。如果仅设置一个基准点，虽然也能够发现视觉监测设备的位置发生变化，但是无法求解出具体偏移量；若设置三个以上的基准点，虽然也能获得转动角度，但是与两个基准点是有重复的，还会增加计算复杂度。
本发明基于视觉监测设备的偏移矢量
Figure 577498DEST_PATH_IMAGE039
，再利用一些已知量，通过构建辅助三角形得到各个方向的偏移分量，一方面可以减少计算量，提升运算效率；另一方面，可以克服因视觉测量设备自身位置变化而带来的测量偏差，提高测量结果的准确性。
如图8所示，本发明还提供了一种视觉监测系统，包括：视觉监测设备10、智能计算模块20以及云平台服务器30，视觉监测设备10固定在预设位置A上，用于采集基准点和标靶的图像；智能计算模块20与视觉监测设备10通讯连接，用于视觉监测设备测量结果的修正方法；云平台服务器30与智能计算模块20通讯连接，用于存储监测数据。视觉监测设备10采集到的基准点图像和标靶图像可以传输给智能计算模块20，智能计算模块20可以对基准点图像和标靶图像进行计算分析，得到基准点和标靶的位置信息，如果发现基准点的位置信息发生了偏差，则利用上述的视觉监测设备测量结果的修正方法对标靶的位置信息（即实际监测结果）进行自动修正，再把修正后的结果发送给云平台服务器。工作人员可以通过云平台服务器远程查看对建筑物监测结果。
本视觉监测系统可以自主完成数据采集、处理、上传等工作，无需人为干预，可实现全天候现场值守，提高工作效率，借助机器视觉可随时对现场情况进行远程巡视，提高对项目的管控水平，监测数据如出现异常，可远程实时对数据与现场情况进行一致性复核，及时完成数据排查工作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取视觉监测设备的预设位置A，通过视觉监测设备分别采集第一基准点和第二基准点的标准图像，分别获取第一基准点、第二基准点在标准图像中的固定位置M和O；
S2、通过所述视觉监测设备依次采集所述第一基准点和第二基准点的实时图像，若第一基准点和第二基准点在实时图像中的实际位置均与固定位置保持一致，则表明所述视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A一致；若第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置不同，则表明视觉监测设备的实际位置A'与预设位置A发生了偏差；执行步骤S3；
S3、获取视觉监测设备相对于第一基准点的水平变化量MN、视觉监测设备相对于第二基准点的水平变化量OP，以及计算第一基准点或第二基准点的实际位置与固定位置的z向偏移量∆Z；
S4、根据水平变化量MN和OP，确定所述视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y；根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正；
步骤S4中，根据水平变化量MN和OP，确定所述视觉监测设备的实际位置A'的x向偏移量∆X以及y向偏移量∆Y，具体包括以下步骤：
S4.1、获取所述实际位置N与实际位置A'的连线A'N，获取所述实际位置P与实际位置A'的连线A'P；
S4.2、基于预设位置A，获取连线A'N的垂线AB以及连线A'P的垂线AD；
S4.3、基于预设位置A、垂足B、实际位置A'和垂足D四点构建辅助三角形∆AHB和∆A'HD；
S4.4、根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的几何关系，得到线段BA'的长度；
S4.5、获取视觉监测设备监测标靶的视觉方向A'Q，得到∠BA'Q；
S4.6、根据所述线段BA'与∠BA'Q，得到预设位置A与实际位置A'的连线AA'在x方向分量A'J和y方向的分量AJ；
A'J即为x向偏移量∆X，AJ即为y向偏移量∆Y。
2.如权利要求1所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，
∠OAM=∠PA'N=∠DA'B；
根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的三角关系，得到∠A'HD=∠DA'B-90°。
3.如权利要求2所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，步骤S4.4中，根据辅助三角形∆AHB和∆A'HD的几何关系，得到线段BA'的长度，具体包括：
S4.4.1、根据辅助三角形∆AHB和∠A'HD，得到线段DH的长度；
S4.4.2、根据辅助三角形∆A'HD和∠A'HD，得到线段A'H的长度；
S4.4.3、根据∠A'HD、线段DH和线段A'H，得到线段BA'的计算公式为：
Figure 293621DEST_PATH_IMAGE002
（1）。
4.如权利要求3所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，
所述线段DH的计算公式为：
Figure 741920DEST_PATH_IMAGE004
（2）
所述线段A'H的计算公式为：
Figure 787237DEST_PATH_IMAGE006
（3）
将公式（3）代入公式（1）中得到线段BA'的表达式为：
Figure 716534DEST_PATH_IMAGE008
（4）。
5.如权利要求4所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，
所述x方向分量A'J与y方向的分量AJ相互垂直，且分量AJ与线段BA'相交，交点为E；由此获得两个直角三角形∆ABE和∆EA'J；
令分量A'J垂直于A'Q，则∠BA'J=∠BA'Q-90°；
在两个直角三角形∆ABE和∆EA'J中，已知∠AEB=∠A'EJ，
则∠BAE=∠EA'J，即，∠BAE=∠EA'J=∠BA'J=∠BA'Q-90°。
6.如权利要求5所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，步骤S4.6中，根据所述线段BA'与∠BA'Q，得到预设位置A与实际位置A'的连线AA'在x方向分量A'J和y方向的分量AJ，具体包括：
S4.6.1、根据∠BAE=∠BA'Q-90°，得到线段AE和BE的长度；
S4.6.2、根据线段BA'和BE，得到线段EA'的长度；
S4.6.3、根据线段EA'和∠EA'J，得到x方向分量A'J以及线段EJ的长度；
S4.6.4、根据线段AE和EJ，得到y方向的分量AJ。
7.如权利要求6所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，所述线段AE的计算公式为：
Figure 796485DEST_PATH_IMAGE010
（5）
所述线段BE的计算公式为：
Figure 884527DEST_PATH_IMAGE012
（6）
所述线段EA'的计算公式为：
Figure 682719DEST_PATH_IMAGE014
（7）
所述x方向分量A'J的计算公式为：
Figure 147198DEST_PATH_IMAGE016
（8）
所述线段EJ的计算公式为：
Figure 81656DEST_PATH_IMAGE018
（9）
所述y方向的分量AJ的计算公式为：
Figure 340599DEST_PATH_IMAGE020
（10）。
8.如权利要求7所述的视觉监测设备测量结果的修正方法，其特征在于，步骤S4中，根据x向偏移量∆X、y向偏移量∆Y以及z向偏移量∆Z对标靶实际测量结果进行修正，具体包括：
设视觉检测设备对标靶的实际测量结果为
Figure 626087DEST_PATH_IMAGE022
，
判断视觉监测设备分别在x、y、z方向的偏移方向，
若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为正方向，则将实际测量值减去对应的偏移量；
若视觉监测设备在x、y、z方向的偏移方向为负方向，则将实际测量值加上对应的偏移量。
9.一种视觉监测系统，其特征在于，包括：
视觉监测设备（10），所述视觉监测设备（10）固定在预设位置A上，用于采集基准点和标靶的图像；
智能计算模块（20），所述智能计算模块（20）与所述视觉监测设备（10）通讯连接，用于执行如权利要求1-8任一项所述的视觉监测设备测量结果的修正方法；
云平台服务器（30），所述云平台服务器（30）与所述智能计算模块（20）通讯连接，用于存储并显示监测数据。
CN202211077907.9A 2022-09-05 2022-09-05 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统 Active CN115143887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211077907.9A CN115143887B (zh) 2022-09-05 2022-09-05 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211077907.9A CN115143887B (zh) 2022-09-05 2022-09-05 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115143887A CN115143887A (zh) 2022-10-04
CN115143887B true CN115143887B (zh) 2022-11-15

Family

ID=83416136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211077907.9A Active CN115143887B (zh) 2022-09-05 2022-09-05 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115143887B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116608838B (zh) * 2023-05-24 2024-02-06 富视达技术(武汉)有限公司 一种集成多传感器的视觉测量系统
CN116840243B (zh) * 2023-09-01 2023-11-28 湖南睿图智能科技有限公司 一种机器视觉对象识别的修正方法及系统
CN117102661B (zh) * 2023-10-25 2024-01-09 珠海市申科谱工业科技有限公司 视觉定位方法及激光加工设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247422A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
CN111992911A (zh) * 2020-09-04 2020-11-27 武汉华工激光工程有限责任公司 基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法
CN113255643A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 上海砼测检测技术有限公司 一种应用于位移监测的机器视觉识别算法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5988862A (en) * 1996-04-24 1999-11-23 Cyra Technologies, Inc. Integrated system for quickly and accurately imaging and modeling three dimensional objects
JP5399205B2 (ja) * 2009-11-02 2014-01-29 株式会社サキコーポレーション 被検査体の検査装置、及び電子基板の位置補正装置
CN102269595A (zh) * 2010-06-02 2011-12-07 东北大学 基于导航线识别的嵌入式单目视觉导航系统
JP5870510B2 (ja) * 2010-09-14 2016-03-01 株式会社リコー ステレオカメラ装置、校正方法およびプログラム
JP6479309B2 (ja) * 2012-08-20 2019-03-06 Dmg森精機株式会社 スケール装置、位置情報生成方法及び多軸ステージ装置
US10323941B2 (en) * 2013-02-28 2019-06-18 Fugro N.V. Offshore positioning system and method
CN106871872B (zh) * 2017-02-24 2018-11-23 吴慧明 建/构筑物变形、位移及损伤集群成像物联监测法
CN110567469B (zh) * 2018-06-05 2021-07-20 北京市商汤科技开发有限公司 视觉定位方法、装置、电子设备及系统
CN110500999A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 唐山英莱科技有限公司 一种基于视觉装置的相对位置测量方法
CN111288967B (zh) * 2020-01-19 2020-10-27 广州翰南工程技术有限公司 一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法
CN112629444B (zh) * 2021-03-08 2021-06-22 南京航空航天大学 一种基于机器视觉的放射库盖板落放误差自动纠正方法
CN114061472B (zh) * 2021-11-03 2024-03-19 常州市建筑科学研究院集团股份有限公司 基于标靶的测量坐标误差修正的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002247422A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
CN111992911A (zh) * 2020-09-04 2020-11-27 武汉华工激光工程有限责任公司 基于旁轴视觉结构振镜拼图加工的视觉定位方法
CN113255643A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 上海砼测检测技术有限公司 一种应用于位移监测的机器视觉识别算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115143887A (zh) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115143887B (zh) 视觉监测设备测量结果的修正方法及视觉监测系统
US10825198B2 (en) 3 dimensional coordinates calculating apparatus, 3 dimensional coordinates calculating method, 3 dimensional distance measuring apparatus and 3 dimensional distance measuring method using images
US6442293B1 (en) Image forming apparatus, image forming method and computer-readable storage medium having an image forming program
CA2526105C (en) Image display method and image display apparatus
JP6712330B2 (ja) 撮影制御装置、撮影制御方法及びプログラム
CN113409285B (zh) 一种沉管隧道接头三维变形的监测方法、系统
CN112525164B (zh) 一种基于无人机倾斜摄影技术对超高层建筑变形检测的方法
US20140336928A1 (en) System and Method of Automated Civil Infrastructure Metrology for Inspection, Analysis, and Information Modeling
CN112254663B (zh) 一种基于影像识别的平面变形监测测量方法及其系统
CN108828554B (zh) 无需激光落点的基于坐标变换的测量方法、系统及装置
JP5079547B2 (ja) カメラキャリブレーション装置およびカメラキャリブレーション方法
US20130113897A1 (en) Process and arrangement for determining the position of a measuring point in geometrical space
CN110736446B (zh) 一种悬臂式掘进机位姿识别系统及方法
CN110595433A (zh) 一种基于双目视觉的输电杆塔倾斜的测量方法
JP2008058264A (ja) 実河川を対象とした流速観測装置、流速観測方法，および流速観測プログラム
US20180225839A1 (en) Information acquisition apparatus
JP2005016991A (ja) 赤外線構造物診断システム
CN110736447A (zh) 一种集成式图像采集设备竖直方向水平位置检校方法
JP2005016995A (ja) 赤外線構造物診断方法
JP2021039013A (ja) 壁面のひび割れ測定機および測定方法
CN114608525A (zh) 一种基于视觉传递的隧道沉降监测方法、装置及存储介质
CN111536955B (zh) 基于v型激光标靶图像识别的掘进机位姿检测系统及方法
JP4112077B2 (ja) 画像計測処理方法並びに装置及び画像計測処理プログラムを記録した記録媒体
WO2021003896A1 (zh) 基于微波与视频的多目标信息融合及可视化展示方法
CN111982015B (zh) 结构几何形态监测方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant