[发明专利]一种基于立体视觉的挠度测量系统及方法

说明书

本发明公开一种基于立体视觉的挠度测量系统，包括图像采集模块、测距测角模块、控制模块、数据处理模块，控制模块控制图像采集模块和测距测角模块分别进行数据采集，图像采集模块和测距测角模块各自将采集的数据实时传输给数据处理模块，数据处理模块利用视差原理重构被测目标的三维几何信息，通过计算各被测目标点在相邻间隔图像帧上的空间坐标变化得到各被测点的挠度值。本发明还公开一种基于立体视觉的挠度测量方法。本发明采用双测量站模式，两测量站独立且结构配置相同，既可以用于近景测量也可以用于远距离大视场的测量，同时采用图像增强算法去除光照不均和雾霾的影响，提高挠度测量精度，更好地满足工程检测的实际需求。

技术领域

本发明涉及桥梁等大型设施工程结构的检测和监测技术领域，特别是涉及一种基于立体视觉的挠度测量系统及方法。

背景技术

随着国家基础设施建设的发展，不同类型的桥梁、隧道等大型设施不断涌现，挠度作为评价大型设施结构安全和使用寿命的一项重要指标，挠度测量成为大型设施结构健康安全评估的一项重要工作。

传统的挠度测量常采用接触式位移传感器、百分表等，该方法成本低、结构简单，但存在费时费力、遇跨江河和峡谷等条件下无法安装、不能实时测量等问题。全站仪、经纬仪等光学测绘仪器能提供较高的测量精度，但其检测范围有限，只能实现逐点测量，无法实现全场大范围的检测，工作效率低。近年来，图像测量法成为大型设施挠度非接触测量技术研究的热点，但大部分是采用单目视觉图像测量法，需要借助于场景中尺寸已知的物体作为参照物来实现目标物体的尺寸测量，对于无法放置参照物的场合不适用，实际应用存在一定的局限性；另外，仅利用单个相机会将三维空间采集到的图片压缩到二维平面，当相机靶面与被测面不平行时，其测量精度也会受到较大的影响。

综上所述，在大型设施工程结构检测或监测领域迫切需要非接触式、高精度、大视场、多点三维实时挠度测量系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于立体视觉的挠度测量系统及方法，采用双测量站模式，利用双相机结合远距离测距测角模块实现大型设施挠度非接触测量，克服了单目视觉图像测量中对参照物的要求限制，整个测量系统具有安装简便、测量范围大、测量精度高、多点同时测量、检测效率高等优点，同时考虑野外测量环境因素，提出了消除光照不均以及雾霾的图像增强方法，更好地满足了工程检测的实际需求，应用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于立体视觉的挠度测量系统，包括图像采集模块、测距测角模块、控制模块、数据处理模块；其中，所述图像采集模块和测距测角模块均与控制模块连接，所述图像采集模块、测距测角模块以及控制模块均与数据处理模块连接；所述控制模块控制图像采集模块和测距测角模块分别进行数据采集，所述图像采集模块和测距测角模块分别将采集到的数据实时传输给数据处理模块，所述数据处理模块结合采集到的数据进行实时动态分析并显示被测目标点的挠度值。

优选地，所述图像采集模块包括相机、镜头、图像采集卡。

进一步地，所述相机采用2500以上万像素、帧率达200fps的工业相机，相机采用CXP 接口；所述镜头采用不同焦距的低畸变镜头，满足不同工作距离和视场大小的测量需求；所述图像采集卡采用CXP接口，数据传输速率与相机匹配；所述相机依次与图像采集卡和计算机相连。