[發明專利]基于現場視覺差異的大型構件施工安全性監控方法

在審

• 申請號: 200810061504.9
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN101276466A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 程鵬;王建江;林炎飛;宋潔人
• 申請（專利權）人: 廣廈建設集團有限責任公司;浙江大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及計算機多媒體技術領域，尤其涉及現場圖像自動采集與識別技術，并根據大型構件施工現場圖像的視覺差異信息和工程力學特性，對構件施工安全性進行實時智能識別。

背景技術

在工程設計階段，設計單位對關鍵構件的設計提供了足夠的安全系數，在工程竣工后的安全監控往往是提供了運行時的工程安全性狀，但重大工程安全事故常常發生在施工過程中，此時很少有足夠的監控手段為工程提供實時的安全預警。由于現場施工條件及機械、人工等方面的條件限制，安全監控人員很難精準地識別施工安全，同時現場施工人員由于注意力的問題，往往不能全面的顧及現場的各個關鍵部位，從而造成安全監控的缺失。

大型構件施工中的安全問題主要出現在以下兩個階段：現場構件的安裝定位階段和安裝定位后的施工受力階段。在構件的安裝定位階段，現場構件安裝定位時大多是施工人員憑肉眼看到的標注在構件和支座上定位線，指揮吊裝人員定位操作，并由測量儀器測量安裝誤差，如不滿足要求再調整構件位置。但在很多情況下施工人員因施工條件限制不能靠近支座位置近距離觀察構件安裝定位線，不能保證精確的指揮，這就帶來了施工安裝的安全隱患，許多施工事故證明了這一點。

目前，大型建筑工程構件的安全監測大多是在工程施工完成后進行的，只對構件在使用過程中的受力變形進行監測。而在構件施工安裝定位后的施工受力階段還沒有好的方法進行安全監測。實際上在施工過程中同樣會遇到各種荷載，而此時的結構施工還沒有完成，其它構件的各種支撐作用還沒有完全形成，很多的安全問題就出現在這一階段。因此，監測施工過程中的大型構件的安全也是施工安全的重要環節。

現在隨著建筑工程施工現場信息化水平的不斷提高，多媒體設備、軟件處理技術及傳輸技術都已比較成熟。由圖像或視頻的視覺感知特征(如顏色直方圖、紋理、形狀、運動矢量等)可以得到工程構件的線條、形狀和空間位置等等信息，這給我們采用圖像技術監測施工過程中的大型構件安裝誤差和施工中的構件變形提供了可能，即通過不同時刻的構件現場圖像得到的構件線條、形狀和空間位置的對比，從而得到大型構件的安裝誤差和受力變形情況，判斷構件是否安全。

發明內容

本發明的目的是為確保建筑工程中大型構件施工的安全問題，而提供一種基于現場視覺差異的大型構件施工安全性監控的方法。

本發明的基于現場視覺差異的大型構件施工安全性監控方法，包括以下步

驟：

1)根據施工圖、施工環境以及構件的現場狀態，在施工圖上確定構件及支座監控特征點的位置，并對構件及支座特征點編號，將特征點放入帶系統坐標的基準平面內，計算機自動獲得每個特征點的坐標值；

2)由特征點的坐標值運算得到安全控制參數，并給出控制參數的安全范圍；

3)將施工圖上的構件及支座特征點標注在現場的構件和支座表面，并確定監測用照相機的拍攝位置；

4)利用計算機控制照相機按一定的時間間隔拍攝構件安裝就位過程中的構件及支座特征點的圖像，將圖像經計算機處理后放入帶系統坐標的基準平面內，計算機自動獲得每個特征點的坐標值；

5)依據步驟4)得到的特征點的坐標值求出構件的安裝誤差的控制參數，如果安裝誤差的控制參數在安全范圍內，則構件安裝就位結束，如果安裝誤差的控制參數不在安全范圍內，給出偏差的大小和方向，指示繼續調整構件位置；

6)對安裝就位的構件及支座特征點，用計算機控制照相機按設定的時間間隔進行拍攝，將圖像經計算機處理后放入帶系統坐標的基準平面內，計算機自動獲得不同時刻t_k每個特征點的坐標值，求出各個時刻構件及支座的施工安全的控制參數f_k，實時判斷施工安全控制參數f_k是否在安全范圍內；

7)應用指數平滑法對構件受力變形的趨勢進行預測，設f_k+1′為t_k+1時刻施工安全的控制參數的預測值，設f_k+1為t_k+1時刻施工安全的控制參數的實際值，如果f_k+1≤f_k+1′，則認為安全，如果f_k+1＞f_k+1′，則認為不安全。

所謂的特征點是指能夠表示構件及支座形狀和空間位置的構件及支座表面上的設定點；所謂的施工安全控制參數是指由特征點坐標計算得到的表示施工誤差和構件及支座的變形量。

將特征點標注在構件及支座表面上，可使捕捉構件及支座的空間位置和變形更容易。