一种视觉测量变形监测装置及方法与流程

本发明涉及地下空间工程变形监测，尤其涉及一种视觉测量变形监测装置及方法。

背景技术：

1、地下空间工程变形监测是对地下工程结构（如隧道、地下室、地下管线等）的变形情况进行实时、准确的监测与评估的过程，这一监测工作对于确保地下工程的安全稳定、预防潜在灾害、以及优化施工方案等至关重要。

2、随着城市化进程的加速和交通建设的不断推进，地下工程的建设越来越广泛,然而，由于地质条件、施工方法、地下水等多种因素的影响，地下工程在施工和运营过程中可能会出现变形问题,因此，对地下工程进行变形监测，及时发现变形趋势并采取相应的调控措施，对于保证地下工程的安全稳定具有重要意义。

3、总之地下空间工程变形监测是保障地下工程安全稳定的重要手段，通过选择合适的监测方法和技术手段，对地下工程进行实时、准确的监测与评估，可以及时发现并解决潜在的安全隐患，为地下工程的建设和维护提供有力保障，但是目前的技术在获取地下空间工程服役状态较为缓慢，采集方式不够灵活，使得作业效率较低。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术在获取地下空间工程服役状态较为缓慢，采集方式不够灵活，使得作业效率较低的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种视觉测量变形监测装置，其目的在于：实时快速获取地下空间工程服役状态，结构简单、质量较轻，成本低、数据采集方式灵活、作业效率高。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种视觉测量变形监测装置，包括ccd相机单元，所述ccd相机单元用于捕捉标靶直径100mm的图像；

4、激光测距单元，所述激光测距单元用于精确计算出目标物体与测量装置之间的距离；

5、高精度转轴，所述高精度转轴用于根据被测标靶的位置自动旋转采集标靶数据；

6、装置控制系统，所述装置控制系统用于采集时间间隔与频率，连接高精度转轴控制旋转角度；

7、图像传输单元，所述图像传输单元用于保证图像清晰，色彩还原度；

8、数据储存单元，所述数据储存单元用于连接运算主机将图像实时传出。

9、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述ccd相机单元包括工业相机和ccd采集单元，所述工业相机像素高于4000万，焦距5m-100m定焦镜头，用于捕捉标靶直径100mm的图像。

10、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述激光测距单元主要向目标物体发射激光束，并接收反射回来的激光信号，通过测量激光的往返时间，可以精确计算出目标物体与测量装置之间的距离。

11、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述高精度转轴包括伺服电机，所述伺服电机可根据被测标靶的位置自动旋转采集标靶数据。

12、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述装置控制系统包括主控版，所述主控版设计集成线路连接ccd采集单元用于采集时间间隔与频率，且主控版设计集成线路连接高精度转轴控制旋转角度。

13、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述图像传输单元包括传输模块，所述传输模块用于保证图像清晰，色彩还原度。

14、作为本发明所述视觉测量变形监测装置的一种优选方案，其中：所述数据储存单元包括数据存储主机，所述数据存储主机用于接收图像传输传单元传入图像数据，连接运算主机将图像实时传出。

15、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种视觉测量变形监测装置的监测方法，包括如下步骤：

16、s1，ccd相机安装在被测对象5m-100m结构稳定的建筑物上，通过装置控制系统设置相机的拍摄间隔和拍摄频率，第一次通过固定角度设置相机旋转角度采集施测范围内的所有标靶并获得初始标靶数据；

17、s2，接着通过主控系统利用机器学习，让高精度伺服自动转动，按照规定间隔和频率采集施测范围内的所有标靶图像数据，利用图像传输传单元将图像信息存储至数据存储单元，并通过4g网传输至运算主机；

18、s3，利用直方图均衡化光照校正方法，通过对图像的像素分布进行调整，使亮度更均匀，从而提高图像的对比度和清晰度；

19、s4，随后通过对监测场景进行长时间观察，建立静态背景模型；

20、s5，接着在后续的监测过程中，通过比对实时影像与背景模型，可以识别并去除背景信息；

21、s6，运用检测圆形和检测十字相结合方法实现标靶探测，在影像参数空间中，每个点表示图像中可能的圆心位置，圆半径则作为另一个参数，通过累加圆周上的点数，可以找到在圆周上具有最大累加值的圆，从而确定靶标的位置和大小，首先将图像转换为灰度图，设定圆的概率置信度为50（即圆的边缘同时具有50个以上像素，从而筛选掉大部分伪圆形区域）便能够有效检测出圆形；

22、s7，检测圆形后，可以通过对图像进行形态学操作，消除圆形部分的干扰，从而更好地检测十字部分，具体操作包括膨胀和腐蚀，可以使十字的边缘更加清晰明显，然后使用hough变换检测图像中的直线，找到在参数空间中具有最大累加值的直线，即为靶标的十字部分，可探测标靶中心位置；

23、s8，依据多测探测标靶位置变化量获得地下空间工程变形情况，以形曲线、云图等方式输出结果，同时，根据预设的阈值，当变形量超过一定范围时，触发报警机制，提醒相关人员进行处理。

24、本发明的有益效果：通过图像采集、光照校正、背景抑制、标靶探测与输出与变形分析之间的相互配合的方法操作，有利于实时快速获取地下空间工程服役状态，且该监测装置轻巧、方便结构简单、质量较轻，成本低、数据采集方式灵活、作业效率高。

技术特征：

1.一种视觉测量变形监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述ccd相机单元包括工业相机和ccd采集单元，所述工业相机像素高于4000万，焦距5m-100m定焦镜头，用于捕捉标靶直径100mm的图像。

3.根据权利要求2所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述激光测距单元主要向目标物体发射激光束，并接收反射回来的激光信号，通过测量激光的往返时间，可以精确计算出目标物体与测量装置之间的距离。

4.根据权利要求3所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述高精度转轴包括伺服电机，所述伺服电机可根据被测标靶的位置自动旋转采集标靶数据。

5.根据权利要求4所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述装置控制系统包括主控版，所述主控版设计集成线路连接ccd采集单元用于采集时间间隔与频率，且主控版设计集成线路连接高精度转轴控制旋转角度。

6.根据权利要求5所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述图像传输单元包括传输模块，所述传输模块用于保证图像清晰，色彩还原度。

7.根据权利要求6所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：所述数据储存单元包括数据存储主机，所述数据存储主机用于接收图像传输传单元传入图像数据，连接运算主机将图像实时传出。

8.一种视觉测量变形监测装置的监测方法，其应用于权利要求9中所述的视觉测量变形监测装置，其特征在于：包括以下步骤，

技术总结本发明涉及地下空间工程变形监测技术领域，公开了一种视觉测量变形监测装置及方法，其中视觉测量变形监测装置，包括CCD相机单元，所述CCD相机单元用于捕捉标靶直径100mm的图像；激光测距单元，所述激光测距单元用于精确计算出目标物体与测量装置之间的距离；高精度转轴，所述高精度转轴用于根据被测标靶的位置自动旋转采集标靶数据；装置控制系统，所述装置控制系统用于采集时间间隔与频率。该视觉测量变形监测装置，通过图像采集、光照校正、背景抑制、标靶探测与输出与变形分析之间的相互配合的方法操作，有利于实时快速获取地下空间工程服役状态，且该监测装置轻巧、方便结构简单、质量较轻，成本低、数据采集方式灵活、作业效率高。技术研发人员：杨超,杨永林,潘东峰,张德林,吴海涛受保护的技术使用者：机械工业勘察设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9