[發明專利]一種激光撓度測量中激光光斑檢測方法

有效

• 申請號: 202110012918.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112325790B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 史春樂;趙啟林;趙廣輝;范宇鑫;王國軍;潘大榮
• 申請（專利權）人: 昆山市建設工程質量檢測中心;昆山市房屋安全鑒定管理站;趙啟林
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發明公開了一種激光撓度測量中激光光斑檢測方法，該方法包括：在結構加載前，獲取結構在投射激光前后的兩張圖像；對結構在加載前獲取的兩張圖像進行背景差分，得到以激光光斑信息為主的第一差分圖像；在所述第一差分圖像上提取含有激光光斑的模板；在結構加載后，獲取結構在投射激光前后的兩張圖像；對結構在加載后獲取的兩張圖像進行背景差分，得到以激光光斑信息為主的第二差分圖像；在所述第二差分圖像上對所述模板進行模板匹配以檢測激光光斑的位置。本發明激光撓度測量中激光光斑檢測方法通過背景差分保證了激光光斑形態的穩定性，在此基礎上提取模板提高了激光光斑的定位精度，有效提高了檢測精度和檢測效率。

技術領域

本發明涉及撓度測量技術領域，特別涉及一種激光撓度測量中激光光斑檢測方法。

背景技術

激光具有高度的指向性、單色性、相干性、聚焦性及能量集中性的特點在測量、目標追蹤等領域有著廣泛應用。在利用激光進行橋梁等結構撓度測量作業中，橋梁空載時，于地面固定位置上的激光器向梁體側面投射空間位置不變的激光或在橋梁上設置激光器向固定在橋墩的靶標上投射空間位置隨梁體變化的激光；橋梁加載時，梁體將發生豎向位移，于是由地面固定位置激光器上投射到梁體側面或由梁體上激光器投射到橋墩固定不動靶標上的激光光斑將相對背景發生相對位移，在圖像上測量激光光斑相對于背景發生的位置變化即可反映橋梁加載前后的撓度變化。

上述應用主要涉及激光投射、含有激光斑點圖像獲取、在圖像上進行激光斑點與特征點檢測以及計算激光光斑相對特征點的距離等主要工作步驟，其中激光光斑位置的檢測是提取結構撓度的關鍵步驟，常用的方法有灰度重心法、圓擬合法、模板匹配法等。其中，模板匹配法對噪聲的敏感程度相對較低，經常在工程中加以應用，但依舊存在兩個顯著問題：1）結構加載前后如果環境光線發生劇烈變化時，激光器在結構表面形成的光斑色彩、形狀與大小等依舊會發生顯著變化，傳統的模板匹配法的定位精度大幅度降低；2）傳統的模板匹配是通過現有的模板去與圖片進行比較找出圖中所匹配的圖像，通過模板在待檢測的圖像上從上向下，從左到右的滑動模板從源圖像的左上角開始，進行像素遍歷，通過相似度系數計算出最匹配的圖像。這種方法具有較高的檢測精度，然而隨著待測圖像的增大，計算時間也同步增加，有時難以滿足工程上快速化檢測甚至實時監測的需求。因此，需要一種新的激光撓度測量中激光光斑檢測方法來解決上述問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種具有高精度、高檢測效率的激光撓度測量中激光光斑檢測方法。其采用如下技術方案：

一種激光撓度測量中激光光斑檢測方法，其包括：

在結構加載前，獲取結構在投射激光前后的兩張圖像；

對結構在加載前獲取的兩張圖像進行背景差分，得到以激光光斑信息為主的第一差分圖像；

在所述第一差分圖像上提取含有激光光斑的模板；

在結構加載后，獲取結構在投射激光前后的兩張圖像；

對結構在加載后獲取的兩張圖像進行背景差分，得到以激光光斑信息為主的第二差分圖像；

在所述第二差分圖像上對所述模板進行模板匹配以檢測激光光斑的位置。

作為本發明的進一步改進，在所述第一差分圖像上提取含有激光光斑的模板，包括：在所述第一差分圖像上利用圖像形態學運算方法提取含有激光光斑的模板。

作為本發明的進一步改進，在所述第一差分圖像上利用圖像形態學運算方法提取含有激光光斑的模板，包括：

復制所述第一差分圖像，對復制的第一差分圖像進行二值化處理；

對二值化處理后的第一差分圖像進行濾波，去除孤立像素；

通過設置面積和圓形度的閾值篩選屬于激光光斑的連通域；

統計屬于激光光斑的連通域的像素坐標；