[發明專利]一種基于圖像識別的三維位移檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110851767.5
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113554667A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 宓超;張志偉;沈陽;鳳宇飛
• 申請（專利權）人: 上海海矚智能科技有限公司;上海阿邊智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/73;G06N3/08;G06N3/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 朱成之;張妍

本發明提供一種基于圖像識別的三維位移檢測方法，包含步驟：S1、建立測量坐標系；S2、采集圖像采集單元與待測物之間的距離d_i，采集待測物圖像并基于訓練好的神經網絡模型分割出標尺圖像；S3、識別標尺圖像的角點，選取第一、第二角點，獲取第一、第二角點在標尺的實際距離sca、在標尺圖像中的像素距離pix_i，得到pix_i到sca的轉換參數p_i；S4、擬合得到d與p之間的關系式，d表示圖像采集單元與待測物之間的距離，p表示與d對應的轉換參數；S5、獲取T～T+Δt時刻標尺圖像在成像平面的像素位移，基于該像素位移、所述關系式得到T～T+Δt的時間內標尺在測量坐標系X、Y、Z軸方向的實際位移Δx、Δy、Δz。本發明提供一種基于圖像識別的三維位移檢測裝置。

技術領域

本發明涉及位移檢測技術領域，特別是一種基于圖像識別的三維位移檢測方法及裝置。

背景技術

各種大型的工程構筑物(如橋梁，堤壩，水塔等)在構建完成后，由于在長期使用過程中受外部環境的影響，會發生位移變形，從而引起其它故障問題并帶來極大的安全隱患，危害生命安全和財產安全。為了能夠在危害擴大前排除故障，及時地檢測構筑物的位移情況是必要的。

當前，測量大型構筑物位移的方法大多采用在構筑物上安裝傳感器來進行實時測量。這種直接安裝的測量方法使得傳感器在伴隨被測物振動位移的過程中容易被損壞，且所得到的測量數據僅僅只有數字，難以支持后續的研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于圖像識別的三維位移檢測方法及裝置，在不與待測物直接接觸的情況下，僅通過對采集待測物圖像數據進行數據處理，獲取待測物的三維位移。

為了達到上述目的，本發明提供一種基于圖像識別的三維位移檢測方法，在待測物外表面固定設有標尺，所述方法包含步驟：

S1、基于圖像采集單元的初始位置建立測量坐標系，圖像采集單元在初始位置的成像平面為所述測量坐標系的O-XY平面，垂直于O-XY平面方向為測量坐標系的Z軸方向；基于標尺所在平面建立二維的標尺坐標系；

S2、采集Z軸方向圖像采集單元與待測物之間的距離d_i，i的初值為1；采集待測物圖像，并基于訓練好的神經網絡模型自所述待測物圖像中分割出標尺圖像；

S3、通過邊緣檢測算法識別標尺圖像的所有邊緣點，通過角點檢測算法篩選出邊緣點中的角點，從篩選的角點中選取第一角點、第二角點；基于標尺圖像建立與標尺坐標系對應的二維的標尺圖像坐標系；獲取標尺上的第一角點與第二角點在所述標尺坐標系的實際距離sca，獲取標尺圖像上的第一角點與第二角點在所述標尺圖像坐標系的像素距離pix_i，得到像素距離pix_i到實際距離sca的轉換參數p_i；更新i＝i+1；當i≤n，沿Z軸方向改變圖像采集單元與待測物的間距，進入S2；否則，進入S4；

S4、基于{d₁,…,d_n}和{p₁,…,p_n}擬合得到d與p之間的關系式；其中d表示Z軸方向圖像采集單元與待測物之間的距離，p表示與d對應的轉換參數；

S5、獲取時刻T～時刻T+Δt的時間內，標尺圖像在圖像采集單元成像平面的像素位移；基于所述像素位移、所述關系式得到T～T+Δt的時間內標尺在測量坐標系X、Y、Z軸方向的實際位移Δx、Δy、Δz。

可選的，步驟S2中采集待測物圖像，并基于訓練好的神經網絡模型自所述待測物圖像中分割出標尺圖像，包含：

S21、通過調整圖像采集單元的位置，采集得到對應的若干待測物圖像；

S22、選取所述若干待測物圖像中的部分待測物圖像作為訓練集，其余的待測物圖像作為測試集；人工標注訓練集的待測物圖像中的標尺圖像；