[发明专利]多目铁塔视觉测量方法

说明书

技术领域

    本发明属于测量技术领域，涉及一种空间测量方法，具体涉及一种多目铁塔视觉测量方法。

背景技术

输电铁塔在受到恶劣天气影响时会发生弯曲、折断甚至倒塔等现象，造成输电中断等事故。为了检测输电铁塔在运行过程中所处的状态，需要对铁塔的形态、尺寸进行测量。铁塔测量目前主要通过经纬仪、全站仪等专用测量仪器，优点是测量精度高，缺点是测量速度慢，当需要对铁塔多个尺寸进行测量时，测量速度就成了主要难题。

   授权公告号为CN101334276B的中国发明专利“公开一种视觉测量方法与装置,解决适应性差的问题。步进电机驱动两台摄像机同步相向转动;并驱动摄像机两次转动,两台摄像机对目标跟踪,使目标图像横坐标处于跟踪摄像机所采集图像的中心区域;根据两次转动的转角、及目标在两台摄像机图像中的坐标,计算目标的三维坐标。两台摄像机安装在左、右连杆顶端的支架上,左、右带轮安装于左、右连杆的底端;步进电机输出轴上装有驱动带轮,左带轮旁边装有换向带轮和张紧轮;通过双面齿同步带,将右带轮、换向带轮、左带轮、张紧轮、驱动带轮联结在一起。”该专利需要两台照相机和专门的装置进行视觉测量，测量过程较为繁琐。

本申请人在先申请了专利申请号为201210141762.4的“单目铁塔视觉测量方法”，采用一张照片进行测量，属于平面测量，本发明是在铁塔单目视觉测量方法的基础上的发展，为空间视觉测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种多目铁塔视觉测量方法，采用多张照片的图像数据进行计算，实现对铁塔空间尺寸的测量，提高测量的准确度，优化对输电铁塔的检测过程。

本发明多目铁塔视觉测量方法，利用一台长焦照相机对铁塔进行多方位拍照，通过计算实现对铁塔空间尺寸的测量，步骤如下：

⑴确定照相机的K值，利用已知的距离L、物体的尺寸B、物体对应的像素差△F，图像读取的焦距值f，通过式(1)计算出K值：

                                     （1）

⑵测量铁塔的根开l，查图纸或用测量设备测量出铁塔一个物点W的高度h；

⑶选定2~5个照相点进行拍照，拍照时将整个铁塔全部收纳进图像中；

⑷读取图像参数及像素坐标，确定铁塔与竖直方向的夹角β；将已知测量数据、图像参数和像素坐标输入到Excel电算表中；

⑸图像训练，训练的方法为利用规划求解，调整的图像对应实际尺寸的比例关系，改变相机距铁塔的距离L，对各像点进行重新计算，求出物点的计算坐标，使计算出的坐标值与实际坐标相等，求解出图像对应的实际比例关系并固定下来； 

⑹通过电算表中的函数计算公式和宏求解物点；所述函数计算公式包括：

ⅰ、计算或测量出照相位置距铁塔的距离L，计算时通过式⑴求解L。

ⅱ、图像中M点像素坐标转变为A点为坐标原点的空间坐标()，计算公式为：

                                 (2)

                                 (3)

。

其中：ΔF为像素坐标中M点和A点水平坐标差，△Z 为像素坐标中M点和A点的竖直像素坐标差。

ⅲ、铁塔水平角度α的计算，计算是为：

                                  ⑷

α=γ+β

其中：γ为铁塔水平角计算值，β为倾斜角，即铁塔与竖直方向的夹角β，α为校正后铁塔水平角。 

ⅳ、根据坐标变换的原理，计算图像参考点M和照相机照相点O相对于铁塔中心桩点为坐标原点的坐标系的空间坐标：

图像M点的坐标为：

（)，简记为()；

照相点O坐标为)，简记为()，=。

ⅴ、物点W到图像M坐标点和照相机照相点O坐标点之间直线距离d的计算，

计算式为：

              ⑸