[发明专利]一种三维变形监测方法和装置

权利要求书

1.一种三维变形监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将LED光源组固定在观测目标上，所述LED光源组包含多个LED灯；

步骤2、计算和控制设备发送第一控制信息至远程控制单元，所述远程控制单元根据所述第一控制信息控制所述LED光源组的开启；通过摄像机采集所述LED光源组在开启状态下的第一图像；所述计算和控制设备发送第二控制信息至远程控制单元，所述远程控制单元根据所述第二控制信息控制所述LED光源组的关闭；通过所述摄像机采集所述LED光源组在关闭状态下的第二图像；

步骤3、对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化处理；

步骤4、对灰度化后的所述第一图像和所述第二图像进行求差处理得到差值图，对所述差值图进行二值化处理，得到二值化差值图；

步骤5、对所述二值化差值图进行漫水填充处理，得到填充图像；

步骤6、对所述填充图像进行轮廓提取，基于轮廓提取结果对LED灯进行拟合，并得到LED灯的圆心坐标，记为第一圆心坐标信息；

步骤7、重复步骤2至步骤6，得到LED灯位置发生变化之后的圆心坐标，记为第二圆心坐标信息；

步骤8、基于相邻的两个所述LED灯之间的实际距离、所述第一圆心坐标信息、所述第二圆心坐标信息，计算得到观测目标在z轴方向的位置变化信息；

步骤9、基于所述第一圆心坐标信息、所述第二圆心坐标信息、所述观测目标在z轴方向的位置变化信息，计算得到观测目标在x轴方向的位置变化信息、观测目标在y轴方向的位置变化信息；综合所述观测目标在z轴方向的位置变化信息、所述观测目标在x轴方向的位置变化信息、所述观测目标在y轴方向的位置变化信息，得到观测目标的位移结果信息；

其中，所述LED光源组采用红外LED光源组；

将所述第一图像或所述第二图像作为光学图像，将所述光学图像与所述观测目标的位移结果信息进行叠加，得到观测结果对应的可视化图像。

2.根据权利要求1所述的三维变形监测方法，其特征在于，所述步骤3中，对图像进行灰度化处理的同时进行平滑去噪处理。

3.根据权利要求1所述的三维变形监测方法，其特征在于，所述步骤6中，轮廓提取之后获得点集，通过确定点的最小包围圆来近似拟合LED灯，用最小包围圆的圆心坐标表示LED灯在图像上的位置。

4.根据权利要求1所述的三维变形监测方法，其特征在于，计算观测目标在z轴方向的位置变化信息时，采用公式(1)计算摄像机到观测目标平面的距离：

其中，Z为摄像机到观测目标平面的距离，f为摄像机的焦距，L为相邻的两个LED灯之间的实际距离，l为相邻的两个LED灯在图像上的距离。

5.根据权利要求4所述的三维变形监测方法，其特征在于，计算观测目标在x轴方向的位置变化信息、观测目标在y轴方向的位置变化信息时，采用公式(2)推算出现实中LED灯在x轴和y轴方向上的坐标位移量：

其中，ΔX和ΔY分别表示图像坐标系上LED灯在的x轴和y轴方向上的坐标位移量，Δx和Δy分别表示现实中LED灯在x轴和y轴方向上的坐标位移量。

6.根据权利要求1所述的三维变形监测方法，其特征在于，还包括：步骤10、重复步骤2至步骤9，对所述观测目标的三维变形进行连续观测。