[發(fā)明專利]一種基于圖像的建筑構(gòu)件變形測量方法

在審

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• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110823116A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G06T7/30
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發(fā)明涉及一種基于圖像的建筑構(gòu)件變形測量方法，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(shù)字圖像相關(guān)法處理獲取構(gòu)件表面面內(nèi)位移場。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用散斑圖，通過圖像處理的方式進行測量，可以實現(xiàn)無接觸、大面積測量建筑構(gòu)件的變形場。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑監(jiān)測領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于圖像的建筑構(gòu)件變形測量方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)土木領(lǐng)域內(nèi)變形測量方法有位移傳感器與電阻應變計。位移傳感器安裝工作量大，可操作性差，電阻應變計貼片過程復雜且易受環(huán)境影響。數(shù)字圖像相關(guān)法是一種現(xiàn)代化非接觸式的全場光學測量技術(shù)，具有精度高、非接觸、全場測量、環(huán)境適用性好、操作簡便的優(yōu)勢，已廣泛的應用于航空航天、土木工程測量以及物體形變監(jiān)測等領(lǐng)域。將其應用于建筑構(gòu)件變形測量，可以實現(xiàn)無接觸、大面積測量建筑構(gòu)件的變形場。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于圖像的建筑構(gòu)件變形測量方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于圖像的建筑構(gòu)件變形測量方法，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(shù)字圖像相關(guān)法處理獲取構(gòu)件表面面內(nèi)位移場。

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(jù)相機視場。

所述散斑的生成函數(shù)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(shù)，(x_k，y_k)為第k個散斑的中心坐標，r為散斑顆粒大小。

散斑的中心坐標具體為：

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

所述散斑個數(shù)為：

s＝int(W*H*ρ/r)

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

所述散斑顆粒大小為3～6個像素。

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(qū)，在待測散斑圖選擇對應的目標子區(qū)，其中，所述目標子區(qū)的大小與參考子區(qū)一致，且目標子區(qū)的中心點與待測點對應；

步驟S32：利用零均值歸一化互相關(guān)函數(shù)求的參考子區(qū)和目標子區(qū)的相關(guān)系數(shù)；

步驟S33：取目標子區(qū)四周的四個子區(qū)，分別計算各自與參考子區(qū)的相關(guān)系數(shù)，并取目標子區(qū)和四個相鄰子區(qū)中，相關(guān)系數(shù)最大的子區(qū)作為新的目標子區(qū)；

步驟S34：判斷目標子區(qū)的相關(guān)系數(shù)是否大于設(shè)定閾值，若為是，則將當前目標子區(qū)的中心點作為整像素配準點，反之則執(zhí)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(guān)系數(shù)，進行曲面擬合，并取曲面極值點為亞像素配準點；