[實用新型]一種雙影像單目視覺變形監測系統

有效

• 申請號: 201721109263.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN207335637U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 邢磊;戴吾蛟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 歐穎;吳婷

本實用新型提供了一種雙影像單目視覺變形監測系統，包括雙棱鏡、濾波片一、濾波片二、相機與承載有圖像標志的標志承載物，雙棱鏡設置在圖像標志與相機之間，相機的鏡頭朝向圖像標志設置，雙棱鏡包括有入光面、出光面一與出光面二，濾波片一設置在相機鏡頭與出光面一之間，濾波片二設置在相機鏡頭與出光面二之間，濾波片一所能通過的光波波長與濾波片二所能通過的光波波長不同。利用本實用新型的變形監測系統可在大氣折光發生改變時通過兩種波長間位移影響程度差別進行修正，從而實時改正大氣折光誤差，測量更準確，實用性好。本實用新型的監測系統不需要額外的測量儀器，也不需要額外的人工操作，成本較低，實施難度較低。

技術領域

本實用新型涉及視覺變形監測技術領域，特別的，涉及一種雙影像單目(單目即單相機)視覺變形監測系統。

背景技術

視覺變形監測技術是一種用相機獲取目標圖像，通過計算機對圖像進行處理，比較目標圖像在影像序列上的變化，再根據目標圖像的變化計算出目標真實位移的一種二維位移變形監測技術。視覺變形監測被廣泛的應用于高樓、大壩、橋梁、邊坡和基坑等構筑物的變形監測中，目前，已有很多學者對視覺變形監測技術進行了研究，但在其研究的過程中，一般監測時間較短(幾百秒～幾小時)和/或者監測距離較短(5～20m)，大氣折光對測量精度的影響不明顯，因此大氣折光對測量精度的影響常常被忽略。現有的視覺變形監測方案中對大氣折光的處理方式主要有以下三種：

1)在三角測量中，通過重復測量基準點的高程，比較高程真值與測量值的偏差，反算大氣豎直折光系數并加以改正。這種方法由于操作較為繁瑣，一般只進行有限次測量，無法做到實時改正，且大氣折光系數隨時間的變化幅度較大，計算得到的大氣折光系數并不能代表任意時刻的大氣折光系數。對于視覺測量來說，需要增加額外的測量設備(水準標尺、水準儀等)，還需要額外的人工成本。

2)測量氣象參數的大氣折光改正方法利用高精度氣象儀測量光學路徑上有限位置處的溫度、濕度、大氣壓等參數，利用這些參數，結合光學色散公式，計算大氣折光系數，對測量結果進行改正。該方法需要為測量系統配備高精度的氣象儀，但是在戶外條件下，受大氣湍流和大氣分布不均勻的影響，幾個點處的大氣折光值無法代表一條曲線的整體值，該方法只能測量一條光學路徑(曲線)上的有限點處的大氣折光值(一般只能測量目標位置處和測站位置處兩個點，因為其它區域可能難以測量)，因此利用光學色散公式計算大氣折光系數的精度難以保證，實用性較差。

3)利用參照目標在影像序列中的位置變化，計算光線折光偏角的改正方式，計算簡便，能夠做到實時改正，但實際應用中，很難在相機視場范圍內找到穩定可靠的參照目標。因此實用性不強。

對于短時間、近距離的變形監測，由于大氣折光對測量影響小，大氣折光誤差可以忽略不計，而對于長時間、遠距離的緩慢變形監測應用，大氣折光將是測量中的主要誤差源，由于近地面大氣氣象條件(溫度、氣壓、密度、濕度)不穩定，大氣折光系數時刻都在發生變化，光線的傳播路徑會隨大氣氣象條件的變化而變化，導致目標在相機上的成像位置發生偏移，使位移計算出現誤差。

因此，現有技術中，需要一種方案來解決對于長時間、遠距離的實時變形監測因大氣折光造成的測量誤差問題。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種雙影像單目視覺變形監測系統，以解決背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種雙影像單目視覺變形監測系統，包括雙棱鏡(即菲涅爾雙棱鏡)1、濾波片一2、濾波片二3、相機4與承載有圖像標志51的標志承載物5，所述雙棱鏡設置在圖像標志與相機之間，相機的鏡頭41朝向圖像標志設置，雙棱鏡包括有入光面11、出光面一12與出光面二13，入光面位于圖像標志一側，出光面一與出光面二均位于相機鏡頭一側，出光面一與出光面二相鄰設置且出光面一與出光面二之間的夾角α大于150度且小于180度，所述濾波片一設置在相機鏡頭與出光面一之間，所述濾波片二設置在相機鏡頭與出光面二之間，濾波片一所能通過的光波波長與濾波片二所能通過的光波波長不同。