[发明专利]一种基于塔筒外尺度确定图像采集设备位置的方法

说明书

本发明属于测量领域，具体涉及一种基于塔筒外尺度确定图像采集设备位置的方法，包括：在塔筒内壁安装若干个标记点，至少测量三个标记点与图像采集设备之间的物距，和标记点在塔筒上的角度；建立塔筒中心、图像采集设备位置与任一标记点构成的三角形向量关系式，对向量关系式进行复数向量运算得到方程式；至少带入三个标记点的物距和角度值，得到方程组，求解方程组可得采集设备的位置。本发明通过塔筒内壁上标记点的方向信息与标记点离图像采集设备的物距信息来搭建塔筒几何模型，求解图像采集设备的具体位置。

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种基于塔筒外尺度确定图像采集设备位置的方法。

背景技术

利用超广角/全景数字技术在塔筒结构中进行测量是一类新兴的测量方法，例如在风力发电机组的塔筒基础环内部进行基础晃动的测量就是此类测量的一个例子。塔筒结构的半径往往来自于项目建设和施工资料，测量人员常常无法在第一现场获得，有时候项目信息仅标注塔筒外径尺寸，无法得到内径尺寸。因此，在塔筒结构内做全景数字测量的时候，需要得到采集设备的偏心位置和塔筒的内径。

此类测量往往需要将测量设备（相机等图像采集设备，以下可以简称设备）放置在塔筒基础环中心（圆心）位置，但是碍于现场物理条件的限制，中心位置有时候安装有其他部件，无法放置图像采集设备；有时候基础环中心附近有障碍物遮挡视野，图像采集信息不全面；有时候仅仅是因为现场人员和条件的限制，很难确定中心位置具体在哪里。由于上述约束，测量设备往往放置在偏离塔筒几何中心的位置上，这种偏移会带来采集设备到各个标记点的物距不一致，带来测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于塔筒外尺度确定图像采集设备位置的方法，本发明通过塔筒内壁上标记点的方向信息与标记点离图像采集设备的物距信息来搭建塔筒几何模型，求解图像采集设备的具体位置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于塔筒外尺度确定图像采集设备位置的方法，其特征在于：

在塔筒内壁安装若干个标记点，至少测量三个标记点与图像采集设备之间的物距和在塔筒上的角度；

建立塔筒中心、图像采集设备位置与任一标记点构成的三角形向量关系式，对向量关系式进行复数向量运算得到方程式；

至少带入三个标记点的物距和角度值，得到方程组，求解方程组可得采集设备的位置。

进一步地，所述标记点安装在同一水平面上。

进一步地，所述标记点在塔筒上的角度获取包括：将标记点安装在螺栓对应的位置，选取任一螺栓记为0°方向，根据标记点对应的螺栓计算其在塔筒上的角度。

进一步地，所述方程式的获取包括：

假设塔筒中心为O点，图像采集设备位置为P点，标记点M在以O为圆心的坐标系中,向量可以表示为：，其中为以O为圆心的圆心角，R为塔筒半径；

同理，标记点M在以P为圆心的坐标系中,向量可以表示为： ，其中为 以P为圆心的圆心角，为标记点M与图像采集设备P点之间的物距；

P点以O为圆心的坐标还可以记为，表示P点的偏心位置坐标，其对应的圆心角记为；

根据三角形OPM的三角关系可得到：

（式1）

对式1进行复数向量运算可得：

（式2）

将式2中的虚部、实部分别列等式得到：

（式3）

式3变换：