[发明专利]一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法

权利要求书

1.一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法，其特征在于：该方法包括图像采集与图像处理两个部分，使用的设备包括防水人工标志、无人机，具体包括以下步骤：

第一步：沿房屋高度方向在各层外墙统一安装n个防水人工标志，所述防水人工标志为黑白同心圆靶标，所述黑白同心圆靶标，由上而下，初始设置于楼层的同一外墙墙面，圆心在一条直线上；

第二步：利用无人机捕捉拍摄黑白同心圆靶标，单次测量拍摄n-1张图像，每次拍摄确保采集到相邻两个黑白同心圆靶标；其中，无人机具有增稳云台，所述无人机进行图像采集任务，一共拍摄n-1组图像，每次拍摄必须保证相邻两个黑白同心圆靶标同时出现在相机画面内，拍摄前调试并固定无人机的拍摄角度，使得垂直上升的拍摄过程中，相机的光轴垂直于被拍摄外墙墙面，相机像平面平行于被拍摄外墙墙面，光轴与水平方向夹角误差不超过±5°；

第三步：将采集的n-1组图像导入到计算机设备中，对每组图像进行筛选，选取一张拍摄清晰、光线良好、黑白同心圆靶标与墙面对比度强烈的图像；从1～n-1对每张图像进行编码，并在每张图像建立直角坐标系，确定每张照片中两个相邻黑白同心圆靶标的坐标位置；

第四步：计算n-1个相对位移量，计算出楼底和楼顶两个黑白同心圆靶标相对位移及角度值，进而推算出房屋首层与顶层的黑白同心圆靶标的相对位移以及倾斜角度；

其中，每张照片相邻黑白同心圆靶标的坐标位置通过相机成像原理、凸透镜成像原理及圆拟合算法实现，将相邻两个黑白同心圆靶标的相对位移的像素个数通过计算转化为黑白同心圆靶标实际相对位移； 所述相机成像原理中参数之间关系为f为相机焦距，u为物距，v为像距，由于无人机采用定焦镜头，焦距已知； 凸透镜成像原理中，参数关系为k₀为相机传感器像素的物理尺寸，表示的是每个像素点的长度，该值已知；d为黑白同心圆靶标在像平面上所成像的直径的像素长度，通过圆拟合算法定位黑白同心圆靶标的圆心位置(x,y) 并得到d；D为黑白同心圆靶标实际直径大小；通过联立方程其中i为图像编码，i＝1～n-1，求解得物距u_i与像距v_i； 通过圆拟合算法得到图像i像平面上两个黑白同心圆靶标的圆心坐标(x_i，y_i),(x_i+1，y_i+1)，计算像平面上其水平和竖直方向的相对偏移量的像素长度为Δx_i＝x_i+1-x_i，Δy_i＝y_i+1-y_i，i＝1～n-1，最后代入凸透镜成像公式得水平和竖直方向两个黑白同心圆靶标实际偏移量楼底和楼顶两个黑白同心圆靶标水平和竖直方向的实际偏移量为角度值为

第五步：定期对黑白同心圆靶标进行拍摄处理，计算不同时刻房屋倾斜角度，与初始测算的角度值求差，使用直角三角形正切函数，获取房屋不同时刻斜率的相对变化量； 其中，定期对房屋进行拍摄设初始测量角度值为α_c，则第j次拍摄测量时角度为α_j，使用直角三角形正切函数，计算出房屋斜率的相对变化量

Δk_j＝tan(α_j-α_c)。