CN116772730A - 一种裂缝尺寸测量方法、计算机存储介质及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂缝尺寸测量方法、计算机存储介质及系统，所述方法包括顺序进行的以下步骤：S1、将照片映射到三维坐标系中；S2、根据照片中裂缝特征在三维坐标系中的位置，完成裂缝尺寸测量；其中，步骤S1的实现方法为：S1‑1、获得照片在拍摄时相对于被拍摄面的拍摄角度；S1‑2、根据拍摄距离以及拍摄角度，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置；S1‑3、根据所述位置或相对位置，将照片映射到三维坐标系中。所述计算机存储介质及系统均基于所述方法。采用本方案提供的技术方案，可保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

Description

一种裂缝尺寸测量方法、计算机存储介质及系统

技术领域

本发明涉及图像特征识别技术领域，特别是涉及一种裂缝尺寸测量方法、计算机存储介质及系统。

背景技术

人工建筑随着使用年限增长，在环境因素的影响下（如地震、暴雨、山洪、台风、温度载荷、冻融作用等）以及其他外力的作用下，建筑物本身会产生裂缝，存在安全隐患。以桥梁、堤坝为例，为保障使用安全性以及及时完成维护、获得缺陷的变化规律等，对桥梁、堤坝等的巡检是必不可少的工作，常规方式是采用人为巡检，在巡检过程中采用卡尺、塞尺测量裂缝尺寸的方式，该方式效率低且不便于对有的建筑物实施，随着技术的发展，现有技术中出现了多种能够克服人为巡检不足的方案。

被普遍认为的，现有技术中通过识别照片中的裂缝然后进行裂缝尺寸的测量为一种高效、经济以及安全的方法。针对该方法，在可能的实现方式中包括以下方案：首先对建筑物拍照，然后通过视觉图像检测技术在图片上去识别裂缝，然后通过边缘识别算法去识别出裂缝的边界，然后在所获得的裂缝轮廓的基础上，再计算裂缝的长度和宽度等尺寸信息。

现有技术中的相关方案包括：

专利申请文件：CN110390683B，一种基于密集点云的古城墙三维裂缝检测方法，提供了一种通过激光雷达获得墙面点云数据，具体方案是在剔除裂缝内部点后，对点云进行降维分析获得二维点云数据，而后通过所确定的相邻两点最大夹角获得裂缝边界，而后根据裂缝边界进行裂缝参数提取；

专利申请文件：CN114049356B，一种结构表观裂缝检测方法、装置及系统，提供了一种基于具有表观结构的高分辨率图像，并对图像进行分割以及拼接，获得裂缝分割图，在裂缝分割图的基础上获得裂缝的实际物理尺寸；

专利申请文件：CN115082542A，基于图论的隧道裂缝长度测量方法，提供了一种对原裂缝图像进行灰度处理后，进行平滑滤波处理、图像二值化处理、裂缝骨架提取、骨架处理和修复，在最终中线骨架的基础上获得裂缝长度。

专利申请文件：CN202010594962.X，一种通过三维空间重建测量裂缝变化的自动化装置和方法，公开了如下方案：基于视觉的三维重建，指的是通过摄像机获取场景物体的数据图像，并对此图像进行分析处理，再结合计算机视觉知识推导出现实环境中物体的三维信息；三维空间重建：通过获取得到的不同角度的图像，利用三维空间重建技术，建立裂缝和标识物的三维模型，通过测量模型中裂缝长度宽度以及形态变化，得出其真实情况中裂缝的变化情况。

对基于图像的裂缝尺寸技术进行进一步优化，以保障数据结果的准确性，对基于图像特征的测量技术的在工程运用中的发展具有促进意义。

发明内容

针对上述提出的对基于图像的裂缝尺寸技术进行进一步优化，以保障数据结果的准确性，对基于图像特征的测量技术的在工程运用中的发展具有促进意义的技术问题，本发明提供了一种裂缝尺寸测量方法、计算机存储介质及系统，采用本方案提供的技术方案，可保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种裂缝尺寸测量方法，该方法中，通过识别出的照片中的裂缝特征对裂缝尺寸进行测量，包括顺序进行的以下步骤：

S1、将照片映射到三维坐标系中；

S2、根据照片中裂缝特征在三维坐标系中的位置，完成裂缝尺寸测量；

其中，步骤S1的实现方法为：

S1-1、获得照片在拍摄时相对于被拍摄面的拍摄角度；

S1-2、根据拍摄距离以及拍摄角度，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置；

S1-3、根据所述位置或相对位置，将照片映射到三维坐标系中。

现有技术中，关于基于图像识别进行缺陷特征判断的运用中，不仅需要考虑现实环境中图像的干扰信息对判断结果的影响，同时，基于图像计算裂纹缺陷尺寸多采用根据像素单位完成计算的方式，基于像素单位本来也存在误差，并且，上述方式针对拍摄角度和被拍摄面相垂直的情况（如图1所示的正摄拍摄：在拍摄时，镜头中线与被拍摄面相垂直）下误差相对较小，但对于倾斜面（如图2所示的倾斜拍摄：在拍摄时，镜头中线与被拍摄面的夹角小于90°）上存在裂缝时，如果继续通过图像测量计算裂缝的长度，计算的其实是裂缝投影的长度，所得结果并不能反映真实长度，通过上述方式测量的结果具有较大误差或者并不具备参考价值。与以上问题相关的，为获得实际裂缝参数，在专利申请号为CN202010594962.X所提供的技术方案中，通过在重建的三维模型中增加已知尺寸的标识物，并根据标识物在三维模型中的尺寸，可以获得真实情况中裂缝的尺寸。但在具体运用中，如果以航拍的方式获得相应照片，具体运用领域决定了被拍摄对象所处环境并不适合设置标识物，基于此，本方案提供如上所述的裂缝尺寸测量方法，以保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

本方案在现有技术的基础上：将照片映射到三维坐标系中，通过三维坐标系获得裂缝特征在三维坐标系中的位置，并通过位置坐标计算，获得裂缝尺寸。区别于现有技术，更进一步设置为在进行照片映射时，即考虑照片在拍摄时相对于被拍摄面的姿态，将照片的拍摄角度以及拍摄距离运用于几何计算，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置，并根据计算结果将照片映射到三维坐标系中，实现照片在三维坐标系中贴图，而后，步骤S2中采用三维坐标计算的方式获取到所需的裂缝尺寸，可使得获得的尺寸数据更接近真实数据，即本方案提供了一种基于三维坐标计算、在计算过程中并不需要设置标识物、使得测量结果相较于传统图像识别算法准确度更高的方案，采用本方案，可保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

作为本领域技术人员，在具体实施时，所述拍摄角度可通过照片本身获得，也可辅助其他方式获得。关于辅助手段，如根据现场对被拍摄面的角度测量与航线数据、拍摄数据的关系获得所述拍摄角度，其他的，也可采用在拍摄时，利用多个测距传感器，在相机的FOV角范围内，各测距传感器对不同位置进行测距，获得被测点与测距传感器的相对位置，并根据测距结果进行几何计算，完成被拍摄面的角度测量。为确定所述拍摄角度，成像区域内的特征点至少设置三个。另外，当运用于桥梁裂缝尺寸测量，并且针对的对象为桥面以及桥面侧面，当桥面侧面高度较低时（具体高度的高或者低为相对于的，与拍摄距离、FOV角大小均有关系，在任意实施例中，需要根据实际情况设定高与低的分界线），由于对桥面侧面多采用正摄拍摄或角度较小的倾斜拍摄，故其上裂纹尺寸测量可以采用本方案所提供的方法，也可采用现有技术中的常规方法（超过设定高度阈值、超过设定FOV角阈值以及最小拍摄距离阈值的除外），针对的对象为桥面时，一般为倾斜拍摄，故宜采用本方案所提供的方法，以避免测量结果相对于实际偏小。在运用于大坝上裂缝尺寸测量时，由于大坝上具有的曲面区域较多，可进一步设置为：根据照片中不同区域的成像光影强度（或者根据设置图纸或者已经获得的大坝三维模型），将照片的成像区域划分为若干个面并且将这些面等同为平面，并对这些平面均单独计算拍摄角度，并根据计算结果，完成照片在三维坐标系中的映射。较优的，首先采用特征识别技术，对这些平面中是否具有裂缝进行识别，仅将具有裂缝的平面映射到三维坐标系中，然后再根据特征识别方法以及几何计算方法，获得裂缝尺寸。

作为所述的裂缝尺寸测量方法更进一步的技术方案：

如图1或图2，当被拍摄面的姿态固定时，如果采用不同的拍摄朝向角，这样将使得镜头中线不同方位具有不同的照片尺寸，并且该尺寸与拍摄角度是相关的，为利用这一特点，以在并不为照片拍摄提出更多要求的情况下获得所述拍摄角度，设置为：在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度。容易理解的，图1采用镜头中线与被拍摄面垂直的方式获得照片，这样，在照片的上下方向上，成像于视场角中心的图像区域在照片中居中，而采用图2所示的镜头中线与被拍摄面非垂直的方式获得照片，将使得在照片的上下方向上，成像于视场角中心的图像区域在照片中居下，如果以被拍摄面的上端为转动中心逆时针旋转被拍摄面，将使得成像于视场角中心的图像区域在照片中更进一步下移。采用本方案，利用照片本身即可用于解算所示拍摄角度。同时容易理解的，以上在照片的上下方向示例了视场角中心的图像区域在照片中的位置，视场角中心的图像区域在照片左右或其他方向的位置也符合该规律，通过该规律以及至少两个方向，即可用于拍摄角度解算。

具体的，获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置的方法为：根据图像传感器上各像元在照片上成像区域的位置分布，获得所述图像区域以及图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度的方法为：获得所述图像区域与不同位置照片边界的距离，并根据所述距离的关系计算出所述拍摄角度。本方案中，根据图像传感器上各像元在照片中的成像区域分布，由位于镜头中线上的像元在照片中成像区域的位置，获得不同方向上该成像区域与照片边界距离的相互关系，并进一步通过几何计算，即可获得拍摄角度。作为本领域技术人员，相机在进行倾斜拍摄时，采用位于图像传感器边界以内的像元均可用于解算所述拍摄角度，本方案仅为一种从照片的视觉样式上，更符合通过肉眼直观判断拍摄角度习惯的技术方案，当采用其他位置的像元用于获取所述成像区域以及成像区域在照片中的位置分布时，也应该理解为与本方案等同。

如上提供了一种具体的通过照片本身即可解算拍摄角度的方案，作为其他可供使用的技术方案，设置为：在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点的距离；

根据所述距离，确定被拍摄面在空间中的所属平面；

根据所述所属平面、拍摄方向角，获得所述拍摄角度。本方案即为一种通过测量被拍摄面成像区域内不同点与拍摄点距离的方式，获得被拍摄面在空间中的所属平面，进一步结合如通过云台、航摄仪控制模块所获得的拍摄方向，即可获得所述拍摄角度，根据所述拍摄角度，即可用于解算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置。容易理解的，针对不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置解算，在特定拍摄距离下（被拍摄面与拍摄点具有特定空间位置关系的情况下），照片中被拍摄面上不同位置的特征点在空间中的位置关系满足特定的变化规律：确定出被拍摄面在空间中的所属平面后，针对平面上的不同点，结合拍摄距离、点在照片中的位置进行解算。

作为照片映射到三维坐标系中的具体实现方式，在S1-3中，将照片上的其中一个特征点的位置作为三维坐标系的坐标原点，通过特征点之间的相对位置，确定其他特征点在三维坐标系中的位置。采用本方案，当运用于通过图显的方式展示照片映射到三维坐标系中的状态时，可直观反映照片中不同区域在三维坐标系中的位置。

较优的，设置为：所述的其中一个特征点为成像于视场角中心的特征点，照片的长度方向或宽度方向平行于三维坐标系的任意一条数轴。本方案中，所述的其中一个特征点可通过图像传感器上的像元直接提取，该特征点对应以上所提出的成像于视场角中心的图像区域，其他特征点根据可任意选择，为保障拍摄角度确认精度，优选采用边界清晰的特征点作为其他特征点。

本方案还提供一种计算机存储介质，其上存储有可被计算机执行的计算机程序，所述计算机程序用于实现如上任意一项所述的裂缝尺寸测量方法。在本方案中，通过计算机程序实现所述测量方法、所述计算机存储介质作为所述计算机程序载体。

本方案还提供一种裂缝尺寸测量系统，包括如如上所述的计算机存储介质。在本方案中，所述计算机存储介质作为所述裂缝尺寸测量系统的硬件组成，容易理解的，所述裂缝尺寸测量系统还包括用于执行所述计算机程序的处理器，用于获得相应照片的数据接口模块或通讯模块，在有必要的情况下，还包括用于展示照片在三维坐标系中位置或姿态的显示器。

作为所述的裂缝尺寸测量系统更进一步的技术方案：

包括拍摄单元以及数据处理单元；

所述拍摄单元为航摄装置并用于获得所述照片，所述数据处理单元用于对照片中的裂纹尺寸进行测量；

所述拍摄单元上设置有多个测距装置，所述测距装置用于实现：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点的距离。本方案中，所述数据处理单元即为所述处理器，所述测距装置用于获得拍摄点与设定特征点的距离，以运用于通过测距的方式实现拍摄角度测量。

较优的，所述测距装置的数量大于3。在具体运用中，将所述测距装置的测量位置设置为大于3，以具体运用为：测距装置在相机拍摄照片时触发测距动作，当测距装置获得相关的多个距离后，根据测距装置在FOV角范围内的位置去确定被拍摄面在空间中的所属平面，同时，每次确定所述所属平面通过三个距离确定的三个点完成，不同次所属平面确认采用不同的点组合方式，即：可以通过多个距离确认出多个平面，将所确定的这些平面中离散的平面剔除，最终确定出被拍摄面所属平面。采用本方案，可避免因为被拍摄面上的凸起或凹陷，较大的影响所属平面确认准确性、拍摄角度确认准确性。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本方案在现有技术的基础上：将照片映射到三维坐标系中，通过三维坐标系获得裂缝特征在三维坐标系中的位置，并通过位置坐标计算，获得裂缝尺寸。区别于现有技术，更进一步设置为在进行照片映射时，即考虑照片在拍摄时相对于被拍摄面的姿态，将照片的拍摄角度以及拍摄距离运用于几何计算，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置，并根据计算结果将照片映射到三维坐标系中，实现照片在三维坐标系中贴图，而后，步骤S2中采用三维坐标计算的方式获取到所需的裂缝尺寸，可使得获得的尺寸数据更接近真实数据，即本方案提供了一种基于三维坐标计算、在计算过程中并不需要设置标识物、使得测量结果相较于传统图像识别算法准确度更高的方案，采用本方案，可保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本方案所述的以正摄拍摄的方式对被拍摄面进行拍摄的示意图；

图2为本方案所述的以倾斜拍摄的方式对被拍摄面进行拍摄的示意图；

图3为本方案所述的一种裂缝尺寸测量方法一个具体实施例的流程图；

图4和图5为本方案实施例11所述的示意图。

以上示意图中的附图标与技术术语的对应关系为：1、拍摄点，2、视场角范围，3、镜头中线，4、被拍摄面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例提供一种裂缝尺寸测量方法，该方法中，通过识别出的照片中的裂缝特征对裂缝尺寸进行测量，包括顺序进行的以下步骤：

S1、将照片映射到三维坐标系中；

S2、根据照片中裂缝特征在三维坐标系中的位置，完成裂缝尺寸测量；

其中，步骤S1的实现方法为：

S1-1、获得照片在拍摄时相对于被拍摄面4的拍摄角度；

S1-2、根据拍摄距离以及拍摄角度，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置；

S1-3、根据所述位置或相对位置，将照片映射到三维坐标系中。

现有技术中，关于基于图像识别进行缺陷特征判断的运用中，不仅需要考虑现实环境中图像的干扰信息对判断结果的影响，同时，基于图像计算裂纹缺陷尺寸多采用根据像素单位完成计算的方式，基于像素单位本来也存在误差，并且，上述方式针对拍摄角度和被拍摄面4相垂直的情况（如图1所示的正摄拍摄：在拍摄时，镜头中线3与被拍摄面4相垂直）下误差相对较小，但对于倾斜面（如图2所示的倾斜拍摄：在拍摄时，镜头中线3与被拍摄面4的夹角小于90°）上存在裂缝时，如果继续通过图像测量计算裂缝的长度，计算的其实是裂缝投影的长度，所得结果并不能反映真实长度，通过上述方式测量的结果具有较大误差或者并不具备参考价值。与以上问题相关的，为获得实际裂缝参数，在专利申请号为CN202010594962.X所提供的技术方案中，通过在重建的三维模型中增加已知尺寸的标识物，并根据标识物在三维模型中的尺寸，可以获得真实情况中裂缝的尺寸。但在具体运用中，如果以航拍的方式获得相应照片，具体运用领域决定了被拍摄对象所处环境并不适合设置标识物，基于此，本方案提供如上所述的裂缝尺寸测量方法，以保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

本方案在现有技术的基础上：将照片映射到三维坐标系中，通过三维坐标系获得裂缝特征在三维坐标系中的位置，并通过位置坐标计算，获得裂缝尺寸。区别于现有技术，更进一步设置为在进行照片映射时，即考虑照片在拍摄时相对于被拍摄面4的姿态，将照片的拍摄角度以及拍摄距离运用于几何计算，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置，并根据计算结果将照片映射到三维坐标系中，实现照片在三维坐标系中贴图，而后，步骤S2中采用三维坐标计算的方式获取到所需的裂缝尺寸，可使得获得的尺寸数据更接近真实数据，即本方案提供了一种基于三维坐标计算、在计算过程中并不需要设置标识物、使得测量结果相较于传统图像识别算法准确度更高的方案，采用本方案，可保障基于图像特征的裂缝尺寸识别结果的准确性。

作为本领域技术人员，在具体实施时，所述拍摄角度可通过照片本身获得，也可辅助其他方式获得。关于辅助手段，如根据现场对被拍摄面4的角度测量与航线数据、拍摄数据的关系获得所述拍摄角度，其他的，也可采用在拍摄时，利用多个测距传感器，在相机的FOV角范围内，各测距传感器对不同位置进行测距，获得被测点与测距传感器的相对位置，并根据测距结果进行几何计算，完成被拍摄面4的角度测量。为确定所述拍摄角度，成像区域内的特征点至少设置三个。另外，当运用于桥梁裂缝尺寸测量，并且针对的对象为桥面以及桥面侧面，当桥面侧面高度较低时（具体高度的高或者低为相对于的，与拍摄距离、FOV角大小均有关系，在任意实施例中，需要根据实际情况设定高与低的分界线），由于对桥面侧面多采用正摄拍摄或角度较小的倾斜拍摄，故其上裂纹尺寸测量可以采用本方案所提供的方法，也可采用现有技术中的常规方法（超过设定高度阈值、超过设定FOV角阈值以及最小拍摄距离阈值的除外），针对的对象为桥面时，一般为倾斜拍摄，故宜采用本方案所提供的方法，以避免测量结果相对于实际偏小。在运用于大坝上裂缝尺寸测量时，由于大坝上具有的曲面区域较多，可进一步设置为：根据照片中不同区域的成像光影强度（或者根据设置图纸或者已经获得的大坝三维模型），将照片的成像区域划分为若干个面并且将这些面等同为平面，并对这些平面均单独计算拍摄角度，并根据计算结果，完成照片在三维坐标系中的映射。较优的，首先采用特征识别技术，对这些平面中是否具有裂缝进行识别，仅将具有裂缝的平面映射到三维坐标系中，然后再根据特征识别方法以及几何计算方法，获得裂缝尺寸。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

如图1或图2，当被拍摄面4的姿态固定时，如果采用不同的拍摄朝向角，这样将使得镜头中线3不同方位具有不同的照片尺寸，并且该尺寸与拍摄角度是相关的，为利用这一特点，以在并不为照片拍摄提出更多要求的情况下获得所述拍摄角度，设置为：在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度。容易理解的，图1采用镜头中线3与被拍摄面4垂直的方式获得照片，这样，在照片的上下方向上，成像于视场角中心的图像区域在照片中居中，而采用图2所示的镜头中线3与被拍摄面4非垂直的方式获得照片，将使得在照片的上下方向上，成像于视场角中心的图像区域在照片中居下，如果以被拍摄面4的上端为转动中心逆时针旋转被拍摄面4，将使得成像于视场角中心的图像区域在照片中更进一步下移。采用本方案，利用照片本身即可用于解算所示拍摄角度。同时容易理解的，以上在照片的上下方向示例了视场角中心的图像区域在照片中的位置，视场角中心的图像区域在照片左右或其他方向的位置也符合该规律，通过该规律以及至少两个方向，即可用于拍摄角度解算。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步细化：

具体的，获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置的方法为：根据图像传感器上各像元在照片上成像区域的位置分布，获得所述图像区域以及图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度的方法为：获得所述图像区域与不同位置照片边界的距离，并根据所述距离的关系计算出所述拍摄角度。本方案中，根据图像传感器上各像元在照片中的成像区域分布，由位于镜头中线3上的像元在照片中成像区域的位置，获得不同方向上该成像区域与照片边界距离的相互关系，并进一步通过几何计算，即可获得拍摄角度。作为本领域技术人员，相机在进行倾斜拍摄时，采用位于图像传感器边界以内的像元均可用于解算所述拍摄角度，本方案仅为一种从照片的视觉样式上，更符合通过肉眼直观判断拍摄角度习惯的技术方案，当采用其他位置的像元用于获取所述成像区域以及成像区域在照片中的位置分布时，也应该理解为与本方案等同。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

如上提供了一种具体的通过照片本身即可解算拍摄角度的方案，作为其他可供使用的技术方案，设置为：在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点1的距离；

根据所述距离，确定被拍摄面4在空间中的所属平面；

根据所述所属平面、拍摄方向角，获得所述拍摄角度。本方案即为一种通过测量被拍摄面4成像区域内不同点与拍摄点1距离的方式，获得被拍摄面4在空间中的所属平面，进一步结合如通过云台、航摄仪控制模块所获得的拍摄方向，即可获得所述拍摄角度，根据所述拍摄角度，即可用于解算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置。容易理解的，针对不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置解算，在特定拍摄距离下（被拍摄面4与拍摄点1具有特定空间位置关系的情况下），照片中被拍摄面4上不同位置的特征点在空间中的位置关系满足特定的变化规律：确定出被拍摄面4在空间中的所属平面后，针对平面上的不同点，结合拍摄距离、点在照片中的位置进行解算。

实施例5：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

作为照片映射到三维坐标系中的具体实现方式，在S1-3中，将照片上的其中一个特征点的位置作为三维坐标系的坐标原点，通过特征点之间的相对位置，确定其他特征点在三维坐标系中的位置。采用本方案，当运用于通过图显的方式展示照片映射到三维坐标系中的状态时，可直观反映照片中不同区域在三维坐标系中的位置。

实施例6：

本实施例在实施例5的基础上进行进一步细化：

较优的，设置为：所述的其中一个特征点为成像于视场角中心的特征点，照片的长度方向或宽度方向平行于三维坐标系的任意一条数轴。本方案中，所述的其中一个特征点可通过图像传感器上的像元直接提取，该特征点对应以上所提出的成像于视场角中心的图像区域，其他特征点根据可任意选择，为保障拍摄角度确认精度，优选采用边界清晰的特征点作为其他特征点。

实施例7：

本实施例在实施例1的基础上，提供一种计算机存储介质，其上存储有可被计算机执行的计算机程序，所述计算机程序用于实现实施例1所述的裂缝尺寸测量方法。在本方案中，通过计算机程序实现所述测量方法、所述计算机存储介质作为所述计算机程序载体。

实施例8：

本实施例在实施例7的基础上，提供一种裂缝尺寸测量系统，包括如实施例7所述的计算机存储介质。在本方案中，所述计算机存储介质作为所述裂缝尺寸测量系统的硬件组成，容易理解的，所述裂缝尺寸测量系统还包括用于执行所述计算机程序的处理器，用于获得相应照片的数据接口模块或通讯模块，在有必要的情况下，还包括用于展示照片在三维坐标系中位置或姿态的显示器。

实施例9：

本实施例在实施例8的基础上进行进一步细化：

包括拍摄单元以及数据处理单元；

所述拍摄单元为航摄装置并用于获得所述照片，所述数据处理单元用于对照片中的裂纹尺寸进行测量；

所述拍摄单元上设置有多个测距装置，所述测距装置用于实现：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点1的距离。本方案中，所述数据处理单元即为所述处理器，所述测距装置用于获得拍摄点1与设定特征点的距离，以运用于通过测距的方式实现拍摄角度测量。

实施例10：

本实施例在实施例9的基础上进行进一步细化：

较优的，所述测距装置的数量大于3。在具体运用中，将所述测距装置的测量位置设置为大于3，以具体运用为：测距装置在相机拍摄照片时触发测距动作，当测距装置获得相关的多个距离后，根据测距装置在FOV角范围内的位置去确定被拍摄面4在空间中的所属平面，同时，每次确定所述所属平面通过三个距离确定的三个点完成，不同次所属平面确认采用不同的点组合方式，即：可以通过多个距离确认出多个平面，将所确定的这些平面中离散的平面剔除，最终确定出被拍摄面4所属平面。采用本方案，可避免因为被拍摄面4上的凸起或凹陷，较大的影响所属平面确认准确性、拍摄角度确认准确性。

实施例11：

本实施例在实施例1的基础上，提供一个更为具体的实施例：

本实施例中，所述照片为可用于三模模型的照片，实施本方法可以在进行三维建模之前，通过对照片进行特征识别获取到具有裂缝的照片，也可以是根据三维建模所获得的三维模型获取到裂缝缺陷后，根据裂缝的位置在用于三维建模的照片库中找到用于实现该位置蒙皮的照片并用于裂缝尺寸测量。

以下针对可在三维模型中显示该照片位置的照片进行举例说明。

在照片中标记了裂缝缺陷标记点之后（本实施例中，标记点为照片中采用红色方框框选的部分），会映射到三维模型对应位置（本实施例中，采用红色圆圈部分进行框选），标记点的方式可以是框选也可以只是点中某个位置等。在显示器的画幅中，左边大图显示拍摄的照片，右上角显示三维模型，右下角为其他信息显示区。

在照片中标记点之后将照片映射到三维坐标系中以对照片进行三维建模，通过坐标系中三维坐标计算裂缝长度包括以下步骤：

如图4和图5，首先确定照片的中心点的二维坐标（图5），通过坐标转换，将照片坐标转换到webGL坐标系中，其中，照片的中心点坐标对应webGL坐标系的原点（图4）。具体的，对照片建立二维坐标系，可以得到照片中心点坐标和照片上某点（图5中示出了A点）的坐标，在照片二维坐标转换到webGL坐标时，将照片中点坐标对应到webGL坐标原点坐标、得到如A点在webGL坐标系中的坐标，然后根据拍摄距离d、拍摄视场角、拍摄方向角和拍摄点1三维坐标得到如A点的三维坐标，其中，拍摄距离和拍摄视场角是可以直接得到的，拍摄点1三维坐标可通过如基于GNSS的定位模块获得，或通过对机载运动传感器的参数进行解算后获得，拍摄方向角即为拍摄照片时镜头的朝向，可通过云台参数获得，如针对三轴云台，关系所述拍摄方向角的参数包括航向角、俯仰角以及横滚角。容易理解的，以上仅以A点举例，确认该A点在三维坐标系中的位置和裂缝缺陷特征点在三维坐标系中的位置确认方式一致。

即：如图4和图5所示，对照片建立二维坐标得到O和A的坐标，然后根据拍摄角度，将照片二维坐标转换成webGL坐标系，O和webGL坐标系中O’对应，A点或其他点在webGL坐标系中的坐标为与O’关联的其他坐标，进而可以得到webGL坐标系中照片上任意特征点的坐标。裂缝特征点在三维坐标系中的位置确认方式可参照对A的坐标点的确认方式，根据具体的裂缝尺寸测量目的，确认出裂缝特征点后，根据拍摄距离d和视场角θ可以得到L（L在webGL坐标系中的长度值为1），通过比例换算，即可获得裂缝尺寸（若裂缝的另一个特征点为B点，得到B的三维坐标后，根据A、B三维坐标即可算出AB之间的距离）。

针对裂缝比较直的情况，只标记裂缝的两个端点并获得端点三维坐标，进而得到两端点间的距离（即裂缝长度）。

进一步的，如果裂纹是折线型的，除了标记裂缝两个端点，还可以在弯折处进行标记，然后通过逐段测量并进行叠加的方式，可得到裂缝的真实长度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裂缝尺寸测量方法，该方法中，通过识别出的照片中的裂缝特征对裂缝尺寸进行测量，其特征在于，包括顺序进行的以下步骤：

S1、将照片映射到三维坐标系中；

S2、根据照片中裂缝特征在三维坐标系中的位置，完成裂缝尺寸测量；

其中，步骤S1的实现方法为：

S1-1、获得照片在拍摄时相对于被拍摄面的拍摄角度；

S1-2、根据拍摄距离以及拍摄角度，计算照片上不同特征点在三维坐标系中的位置或相对位置；

S1-3、根据所述位置或相对位置，将照片映射到三维坐标系中。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝尺寸测量方法，其特征在于，在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度。

3.根据权利要求2所述的一种裂缝尺寸测量方法，其特征在于，获得成像于视场角中心的图像区域在照片中的位置的方法为：根据图像传感器上各像元在照片上成像区域的位置分布，获得所述图像区域以及图像区域在照片中的位置；

根据所述图像区域在照片中的位置获得所述拍摄角度的方法为：获得所述图像区域与不同位置照片边界的距离，并根据所述距离的关系计算出所述拍摄角度。

4.根据权利要求1所述的一种裂缝尺寸测量方法，其特征在于，在S1-1中，获得所述拍摄角度的方法为：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点的距离；

根据所述距离，确定被拍摄面在空间中的所属平面；

根据所述所属平面、拍摄方向角，获得所述拍摄角度。

5.根据权利要求1所述的一种裂缝尺寸测量方法，其特征在于，在S1-3中，将照片上的其中一个特征点的位置作为三维坐标系的坐标原点，通过特征点之间的相对位置，确定其他特征点在三维坐标系中的位置。

6.根据权利要求5所述的一种裂缝尺寸测量方法，其特征在于，所述的其中一个特征点为成像于视场角中心的特征点，照片的长度方向或宽度方向平行于三维坐标系的任意一条数轴。

7.一种计算机存储介质，其上存储有可被计算机执行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于实现权利要求1至6中任意一项所述的裂缝尺寸测量方法。

8.一种裂缝尺寸测量系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的计算机存储介质。

9.根据权利要求8所述的一种裂缝尺寸测量系统，其特征在于，包括拍摄单元以及数据处理单元；

所述拍摄单元为航摄装置并用于获得所述照片，所述数据处理单元用于对照片中的裂纹尺寸进行测量；

所述拍摄单元上设置有多个测距装置，所述测距装置用于实现：在进行照片拍摄时，获得照片上至少三个特征点与拍摄点的距离。

10.根据权利要求9所述的一种裂缝尺寸测量系统，其特征在于，所述测距装置的数量大于3。