[發明專利]一種基于圖像的建筑構件變形測量方法

在審

• 申請號: 201911022918.5
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110823116A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 何斌;龍博;李剛;王志鵬;周艷敏;朱忠攀;沈潤杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G06T7/30
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，包括：

步驟S1：安裝CCD相機；

步驟S2：生成散斑，打印散斑貼紙，并貼于待測件表面后使用CCD相機采集初始散斑圖；

步驟S3：CCD相機采集待測時刻的待測散斑圖，并基于初始散斑圖和待測散斑圖使用數字圖像相關法處理獲取構件表面面內位移場。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述步驟S1中CCD相機的安裝原則為：待測表面全部位于相機視場中，并最大化占據相機視場。

3.根據權利要求1所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述散斑的生成函數為：

其中：I(x,y)為像素點灰度值，I₀為光強分布大小，k為散斑序號，s為散斑個數，(x_k，y_k)為第k個散斑的中心坐標，r為散斑顆粒大小。

4.根據權利要求3所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，散斑的中心坐標具體為：

其中：rand(min,max,num)為(min,max)取值范圍內隨機取num個整數。

5.根據權利要求3所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述散斑個數為：

s＝int(W*H*ρ/r)

其中：int(*)為取整函數，W為待測表面寬度在相機采集圖像中所占像素數，H為待測表面高度在相機采集圖像中所占像素數，ρ為散斑密度。

6.根據權利要求3所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述散斑顆粒大小為3～6個像素。

7.根據權利要求1所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

步驟S31：在初始散斑圖選擇待測點為中心點，指定尺寸大小的參考子區，在待測散斑圖選擇對應的目標子區，其中，所述目標子區的大小與參考子區一致，且目標子區的中心點與待測點對應；

步驟S32：利用零均值歸一化互相關函數求的參考子區和目標子區的相關系數；

步驟S33：取目標子區四周的四個子區，分別計算各自與參考子區的相關系數，并取目標子區和四個相鄰子區中，相關系數最大的子區作為新的目標子區；

步驟S34：判斷目標子區的相關系數是否大于設定閾值，若為是，則將當前目標子區的中心點作為整像素配準點，反之則執行步驟S33；

步驟S35：取整像素配準點與其周圍8個像素點，求其與參考圖像上待測點及周圍8點的相關系數，進行曲面擬合，并取曲面極值點為亞像素配準點；

步驟S36：重復步驟S31～S35，得到所有配準點，并基于得到的配準點坐標計算位移：

其中：u為水平像素位移，v為垂直像素位移，(x_p，y_p)為待測點在參考圖上像素坐標值；

步驟S37：像素與現實尺寸換算比例，求得所測曲面位移。

8.根據權利要求7所述的一種基于圖像的建筑構件變形測量方法，其特征在于，所述零均值歸一化互相關函數為：

其中：C為相關系數，M,N為參考子區橫、縱向像素點數量，f(x,y)為待測點灰度值，g(x′,y′)為待測散斑圖中子區中心點的灰度值，為參考子區灰度平均值，為目標子區灰度平均值。