CN109406525A - 桥梁表观病害的检测***及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁表观病害的检测***及其检测方法，涉及桥梁表观病害检测技术领域，主要目的是使得桥梁表观病害检测的操作更加简单方便，提高工作效率以及施工安全性。本发明的主要技术方案为：该***包括双轴运动机构，包括水平旋转部和设置于水平旋转部上的垂直旋转部；相机，设置于垂直旋转部，相机包括镜头，镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，镜头上设置有激光测距传感器，四个激光探头的激光发射方向和激光测距传感器的激光发射方向分别与镜头的光轴方向平行且均位于同一侧；以及数据处理装置，分别与双轴运动机构、相机和激光测距传感器电连接。本发明主要用于桥梁表观病害的检测。

Description

桥梁表观病害的检测***及其检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁表观病害检测技术领域，具体而言，涉及一种桥梁表 观病害的检测***及其检测方法。

背景技术

桥梁表观病害的检测在桥梁检测中占有重要的地位，它以观测桥梁表 观病害特征为主，包括观测桥梁的剥落、掉角、裂缝以及渗水泛碱等病害 特征，并且检测结果要求给出桥梁病害的实际尺寸。

目前，桥梁表观病害检测通常基于采用图像处理方式的非接触式桥梁 表观病害检测方法，即利用可旋转的相机对桥梁表观进行旋转拍摄，由于 相机旋转拍摄得到的图像信息会发生透视畸变，为了将发生透视畸变的图 像信息矫正为正视图像信息，以便于病害的检测，现有技术中，通常由操 作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标，以通过靶标的相对坐 标获取透视畸变逆变换矩阵，再通过该变换矩阵对透视畸变的图像信息进 行矫正，然后利用矫正后的正视图信息进行病害的检测，操作不便，工作 效率较低，施工安全性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种桥梁表观病害的检测***及其检测 方法，主要目的是使得桥梁表观病害检测的操作更加简单方便，提高工作 效率以及施工安全性。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种桥梁表观病害的检测***，包括：

双轴运动机构，所述双轴运动机构包括水平旋转部和设置于所述水平 旋转部上的垂直旋转部；

相机，所述相机设置于所述垂直旋转部，所述相机包括镜头，所述镜 头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，所述镜头上设置有激光测距 传感器，四个所述激光探头的激光发射方向和所述激光测距传感器的激光 发射方向分别与所述镜头的光轴方向平行且均位于同一侧，所述相机用于 拍取带有四个所述激光探头投射点的图像信息；以及

数据处理装置，所述数据处理装置分别与所述双轴运动机构、所述相 机和所述激光测距传感器电连接，用于获取所述相机拍取的图像信息、所 述激光测距传感器测得的距离信息和所述双轴运动机构的运动信息并进行 相应处理。

另一方面，本发明实施例还提供一种桥梁表观病害的检测方法，应用 于前述的检测***，包括：

相机拍取带有激光探头发出的激光点的透视畸变图像信息；

数据处理装置获取所述相机拍取所述透视畸变图像信息；

所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相对坐 标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标；

所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐 标，计算透视畸变逆变换矩阵；

所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像 信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检 测。

进一步地，所述数据处理装置获取所述激光探头的激光投射到被检测 面上的激光投射点相对坐标，包括：

建立被检测面所在的空间直角坐标系，且所述被检测面分别与所述空 间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正方向相交于一点，其中，Z轴正方向为所述镜头的光轴方向；

获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数、所述被检测面与所述 X轴的第二夹角参数以及所述激光探头的相对位置坐标；

根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位 置坐标，计算所述激光投射点相对坐标。

进一步地，所述获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数，包括：

生成从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面，且分 别位于所述Y轴正方向和负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从所述 第一辅助线与所述被检测平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅助 线，其中，所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述Z轴分别形成的夹角 相等，所述第三辅助线与所述Y轴平行；

获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并利用激光 测距传感器获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅助线的第二 长度参数；

根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述第三夹角参数，利 用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述被检测平面 的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所述第四夹角参数为 所述第一夹角参数；

所述第一预设公式为：其中，γ为第 四夹角参数，os为第一长度参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。

进一步地，所述获取所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数，包括：

生成与所述Z轴具有第五夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z轴， 从所述被检测面与所述X轴的交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线，从 所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述X 轴正方向和负方向的第五辅助线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线与 所述第四辅助线的交点延伸至所述第六辅助线的第七辅助线，其中，所述 第五辅助线和所述第六辅助线与所述辅助Z轴分别形成的夹角相等，所述第七辅助线与所述X轴平行；

获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，并利用 激光测距传感器获取所述第五辅助线的第五长度参数和所述第六辅助线的 第六长度参数；

根据所述第五长度参数、所述第六长度参数和所述第六夹角参数，利 用第二预设公式计算所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述第四辅助线 的交点连线与所述第七辅助线之间的第七夹角参数，所述第七夹角参数等 于所述第二夹角参数；

所述第二预设公式为：其中，ω为 第七夹角参数，oh”为第五辅助线，ow为第六辅助线，θ'为第六夹角参数。

进一步地，所述获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹 角参数，包括：

生成从所述Y轴的正方向依次分别延伸至所述第七辅助线两端点的第 八辅助线和第九辅助线，其中，所述第八辅助线和第九辅助线所在的平面 与坐标面YOZ垂直；

获取所述第五夹角参数以及所述第八辅助线和所述第九辅助线之间的 第八夹角参数；

根据所述第五夹角参数和所述第八夹角参数，利用第三预设公式计算 所述第六夹角参数；

所述第三预设公式为：其中，θ'为第六夹角参数， ε为第五夹角参数，θ”为第八夹角参数。

进一步地，所述根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激 光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标，包括：

利用所述激光测距传感器获取所述空间直角坐标系的原点与所述被检 测面与所述Z轴交点之间的距离参数；

根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述距离参数，利用三 角函数关系和空间平面方程计算所述被检测面的方程；

根据所述激光探头的相对位置坐标，利用所述被检测面的方程计算与 所述投射点相对坐标相对应的位于所述被检测面上的空间坐标；

建立所述空间坐标的坐标点所在的平面直角坐标系，并以所述Z轴上 的坐标点为原点，所述Z轴上的坐标点和与其相邻的坐标点构成的向量方 向为X轴的正方向；

根据所述平面直角坐标系和所述空间坐标，利用向量运算关系和三角 函数关系计算与所述激光探头的相对位置坐标相对应的位于所述被检测面 上的平面坐标，所述平面坐标为所述激光探头的投射点相对坐标。

进一步地，所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和激光投射点 相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵，包括：

根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，利用第四预设 公式计算所述透视畸变逆变换矩阵；

所述第四预设公式为其中，为透视 畸变逆变换矩阵，为激光投射点相对坐标的坐标矩阵，为相机拍 取到透视畸变图像信息中激光点相对坐标的坐标矩阵，n为大于零的正整 数。

进一步地，所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵对所述透 视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁 表观病害检测，包括：

通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图 像信息，并利用所述正视图像信息和所述激光投射点相对坐标进行桥梁表 观病害检测；

进一步地，所述利用所述正视图像信息和所述激光投射点相对坐标进 行桥梁表观病害检测，包括：

计算所述激光投射点相对坐标中任意两个坐标点之间的距离参数，并 计数所述任意两个坐标点之间像素单元的数量参数；

将所述距离参数和所述像素单元的数量参数做除法运算，得到每个所 述像素单元的尺寸参数；

根据所述正视图像信息中桥梁表观病害范围内所述像素单元的个数和 每个所述像素单元的尺寸参数，确定所述正视图像信息中桥梁表观病害的 尺寸信息。

借由上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的桥梁表观病害的检测***，通过设置双轴运动机 构、相机和数据处理装置，且双轴运动机构可以带动相机进行旋转拍摄， 使得相机可以拍取到包括带有四个激光探头投射点的透视畸变图像信息， 实现了在检测桥梁表观病害时，可以将相机定点设置在桥梁下方进行旋转 拍摄，并利用四个激光探头发射的激光完成标定点的设置工作，而数据处 理装置可以获取到相机拍取到的透视畸变图像信息中的激光点相对坐标和 激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，并根据激光探 头的激光点相对坐标和激光投射点相对坐标计算得到透视畸变逆变换矩 阵，并利用该透视畸变逆变换矩阵将透视畸变图像信息矫正为正视图像信 息，进而根据该正视图像信息完成桥梁表观病害的检测，与现有技术相比， 利用本发明实施例提供的检测设备对桥梁表观病害进行检测过程中，无需 再由操作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标以求得透视畸变 逆变换矩阵，使得桥梁表观病害的检测更简单方便，提高了工作效率，而 且提高了施工安全性。

本发明实施例提供的桥梁表观病害的检测方法，利用检测***中的相 机拍取带有激光探头的激光发射点的透视畸变图像信息；数据处理装置获 取相机拍摄的透视畸变图像信息，并获取透视畸变图像信息中的激光点相 对坐标和激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，即可 通过该激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计算出透视畸变逆变换矩 阵，使得检测设备中的数据处理装置可以利用该透视畸变逆变换矩阵将透 视畸变图像信息矫正为正视图像信息，从而利用该正视图像信息进行病害 的检测，与现有技术相比，本发明实施例提供的检测方法中，无需再由操 作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标以求得透视畸变逆变换 矩阵，使得桥梁表观病害的检测更简单方便，提高了工作效率，而且提高 了施工安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种桥梁表观病害的检测***在第一视角 的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种桥梁表观病害的检测***在第二视角 的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种桥梁表观病害的检测方法流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种桥梁表观病害的检测方法流程图；

图5为图3或图4中的一种空间直角坐标系模型；

图6为图5中的一种平面直角坐标系模型；

图7为图5中的一个三角形模型；

图8为图3或图4中的另一种空间直角坐标系模型；

图9为图8中的一个三角形模型；

图10为本发明实施例提供的一种桥梁表观病害的检测装置的结构框 图；

图11为本发明实施例提供的另一种桥梁表观病害的检测装置的结构框 图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的 优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。 在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同 或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本 发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的 方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本 实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的 限制。

如背景技术所述，目前，桥梁表观病害检测通常基于采用图像处理方 式的非接触式桥梁表观病害检测方法，即利用可旋转的相机对桥梁表观进 行旋转拍摄，由于相机旋转拍摄得到的图像信息会发生透视畸变，为了将 发生透视畸变的图像信息矫正为正视图像信息，以便于病害的检测，现有 技术中，通常由操作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标，以 通过靶标的相对坐标获取透视畸变逆变换矩阵，再通过该变换矩阵对透视畸变的图像信息进行矫正，然后利用矫正后的正视图信息进行病害的检测， 操作不便，施工安全性较低，工作效率较低。

为了解决上述问题，如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种桥 梁表观病害的检测***，包括双轴运动机构1，该双轴运动机构1水平旋转 部12和设置于水平旋转部12上的垂直旋转部11；相机，设置于垂直旋转 部11；相机2，该相机2设置于双轴运动机构1，相机2包括镜头21，镜 头21的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头3，镜头21上设置有激光测距传感器4，四个激光探头3的激光发射方向和激光测距传感器4的激光发 射方向分别与镜头21的光轴方向平行且均位于同一侧，相机2用于拍取带 有四个所述激光探头3投射点的图像信息；以及数据处理装置(图中未示 出)，该数据处理装置分别与双轴运动机构1、相机2和激光测距传感器4 电连接，用于获取相机2拍取的图像信息、激光测距传感器4测得的距离 信息和双轴运动机构的运动信息并进行相应处理。

该检测***中，相机2用于随着双轴运动机构1进行水平旋转或垂直 旋转，其中，双轴运动机构1可以包括垂直旋转部11和水平旋转部12，而 相机2可以设置在垂直旋转部11上，使得相机2可以随着垂直旋转部11 的旋转实现在垂直方向上进行正负30°角度的旋转，还可以随着水平旋转部 12的旋转实现在水平方向上进行正负30°角度的旋转，实现旋转拍摄。至少 四个激光探头3阵列环绕排布在镜头21的四周，以便于至少四个激光探头 3发射的激光可以位于镜头21的视角内，重要的是，可以使得激光探头3 发出的激光点尽量处于相机2拍摄图像的中央位置，以减小激光点的畸变， 而数据处理装置可以通过有线或无线连接的方式与相机2或激光测距传感 器4进行连接，具体地，该数据处理装置可以为电脑，用于获取透视畸变 图像信息中的激光点相对坐标和激光探头的激光投射到被检测面上的激光 投射点相对坐标，从而根据该激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计 算透视畸变逆变换矩阵，进而利用该透视畸变逆变换矩阵将透视畸变图像 信息矫正为正视图像信息，再利用该正视图像信息进行桥梁表观病害的检 测，使得桥梁表观病害的检测更简单方便，有效提高了工作效率。其中， 双轴运动机构11可以为双轴运动云台，而水平旋转部12和垂直旋转部11 可以通过机械齿轮或电机驱动的方式实现，由于双轴运动云台为现有技术 中的常用技术，因此，此处不对其结构进行详细描述。而且，该双轴运动 云台可以与数据处理装置电连接，以便数据处理装置可以控制其运动并获 取到云台的转动角度信息。

本发明实施例提供的桥梁表观病害的检测***，通过设置双轴运动机 构、相机和数据处理装置，且双轴运动机构可以带动相机进行旋转拍摄， 使得相机可以拍取到包括带有四个激光探头投射点的透视畸变图像信息， 实现了在检测桥梁表观病害时，可以将相机定点设置在桥梁下方进行旋转 拍摄，并利用四个激光探头发射的激光完成标定点的设置工作，而数据处 理装置可以获取到相机拍取到的透视畸变图像信息中的激光点相对坐标和 激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，并根据激光探 头的激光点相对坐标和激光投射点相对坐标计算得到透视畸变逆变换矩 阵，并利用该透视畸变逆变换矩阵将透视畸变图像信息矫正为正视图像信 息，进而根据该正视图像信息完成桥梁表观病害的检测，与现有技术相比， 利用本发明实施例提供的检测设备对桥梁表观病害进行检测过程中，无需 再由操作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标以求得透视畸变 逆变换矩阵，使得桥梁表观病害的检测更简单方便，提高了工作效率，而 且提高了施工安全性。

本发明实施例还提供了一种桥梁表观病害的检测方法，采用前述的检 测***来实现，如图3所示，并结合图1和图2，该检测方法包括：

101、相机拍取带有激光探头3发出的激光点的透视畸变图像信息。

其中，至少四个激光探头3阵列环绕排布在镜头21的外周，在相机2 拍摄被检测面的图像时，激光探头向被检测面投射激光，且至少四个激光 探头3发射的激光可以位于镜头21的视角内，同时，激光探头3发出的激 光点能够尽量处于相机2拍摄图像的中央位置，以减小激光点的畸变，使 得相机2可以进行旋转拍摄并可拍取到带有激光探头3发出的激光点的透 视畸变图像信息。

102、数据处理装置获取相机2拍取的透视畸变图像信息。

其中，检测***中的相机2可以存储其拍取到的图像信息，而数据处 理装置可以在相机2存储的图像信息获取到发生透视畸变的图像信息，以 备对该透视畸变图像信息进行矫正。

103、所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相 对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标。

其中，激光点相对坐标可以由数据处理装置在透视畸变图像信息中根 据像素点坐标直接进行提取，因此，该激光点相对坐标可以作为已知量； 而激光投射点相对坐标，即激光探头3发出的激光投射到被检测面上的激 光投射点相对坐标可以由数据处理装置进行计算得到。

104、所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和激光投射点相对坐 标，计算透视畸变逆变换矩阵。

其中，可以通过激光点相对坐标和激光投射点相对坐标计算出透视畸 变逆变换矩阵方程的系数，该系数即为透视畸变逆变换矩阵。

105、所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变 图像信息矫正为正视图像信息。

106、所述数据处理装置利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检 测。

在计算出透视畸变逆变换矩阵后，即可通过该矩阵将当前拍摄姿态下 拍取的透视畸变图像信息矫正变换为正视图像信息，从而即可实现利用该 正视图像信息进行桥梁病害信息的识别和测量工作。

本发明实施例提供的桥梁表观病害的检测方法，利用检测***中的相 机拍取带有激光探头的激光发射点的透视畸变图像信息；数据处理装置获 取相机拍摄的透视畸变图像信息，并获取透视畸变图像信息中的激光点相 对坐标和激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，即可 通过该激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计算出透视畸变逆变换矩 阵，使得检测设备中的数据处理装置可以利用该透视畸变逆变换矩阵将透 视畸变图像信息矫正为正视图像信息，从而利用该正视图像信息进行病害 的检测，与现有技术相比，本发明实施例提供的检测方法中，无需再由操 作人员利用登高工具在桥梁的被检测面上贴设靶标以求得透视畸变逆变换 矩阵，使得桥梁表观病害的检测更简单方便，提高了工作效率，而且提高 了施工安全性。

进一步的，为了更好的说明上述桥梁表观病害的检测方法，作为对上 述实施例的细化和扩展，本发明实施例提供了另一种桥梁表观病害的检测 方法，如图4所示，并结合图1和图2，但不限于此，具体如下所示：

201、相机拍取带有激光探头发出的激光点的透视畸变图像信息。

其中，至少四个激光探头3阵列环绕排布在镜头21的外周，在相机2 拍摄被检测面的图像时，激光探头向被检测面投射激光，且至少四个激光 探头3发射的激光可以位于镜头21的视角内，使得相机2可以进行旋转拍 摄并可拍取到带有激光探头3发射点的透视畸变图像信息。

202、数据处理装置获取所述透视畸变图像信息。

其中，检测***中的相机2可以存储其拍取到的图像信息，而数据处 理装置可以在相机2存储的图像信息获取到发生透视畸变的图像信息，以 备对该透视畸变图像信息进行矫正。

203、所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相 对坐标。

其中，激光点相对坐标可以由数据处理装置在透视畸变图像信息中根 据像素点坐标直接进行提取，因此，该激光点相对坐标可以作为已知量。

204、所述数据处理装置建立被检测面所在的空间直角坐标系，且所述 被检测面分别与所述空间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正 方向相交于一点。

其中，参见图5，并结合图1，o为该空间直角坐标系的原点，Z轴正 方向可以为检测设备中镜头21的光轴方向，Y轴的正方向可以为相机2的 正上方向，X轴的正方向可以为相机2的右手侧方向，平面abc可以为被检 测面，其与X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正方向相交于一点，且四个激 光探头3的发生点可以位于该空间直角坐标系的XOY平面上，即前述的o,p,q,r四个坐标点，四个激光探头3投射到被检测面上的投射点可以分别 为c,e,d,f四个坐标点，也就是透视畸变图像信息中四个激光探头3的投射 点相对坐标。

205、所述数据处理装置获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数 和所述被检测面、所述X轴的第二夹角参数以及所述激光探头3的相对位 置坐标。

其中，参见图5，并结合图1，被检测面abc与Y轴的夹角为β，β即 为第一夹角参数，被检测面abc与X轴的夹角为α，α即为第二夹角参数。 由于检测设备中的至少四个激光探头3在镜头21上的相对位置是可控的， 因此，激光探头3的相对位置坐标可以作为已知量，例如，以激光探头3 的数量为四个为例，该四个激光探头3可以呈矩形排布在镜头21的外周，且该矩形的尺寸可以是长度为13cm，宽度为9cm，因此，即可得知该四个 激光探头3的发射点在平面直角坐标系上的坐标分别为 o(0,0),p(p,0),q(0,q),r(p,q)其中，o,p,q,r可以分别为四个激光探头3的位置点， o为所述平面直角坐标系的原点。而且，四个激光探头3的相对位置坐标可 以直接输入至数据处理装置。

对于发明实施例中，由于检测设备中的相机2通过双轴运动机构1进 行水平方向和垂直方向的旋转拍摄，而且，前述的空间直角坐标系的Z轴 方向为相机2镜头21的光轴方向，因此，双轴运动机构1的垂直旋转部11 的垂直转动方向与相机2自身的垂直转动(俯仰转动)方向在任何条件下 均一致，故而步骤204中所述数据处理装置获取被检测面与所述Y轴的第 一夹角参数具体可以包括如下步骤：

A1、生成从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面， 且分别位于所述Y轴正方向和负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从 所述第一辅助线与所述被检测平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅 助线。

其中，第一辅助线和第二辅助线分别位于Y轴的正方向和负方向，且 均在平面YOZ内，第一辅助线和第二辅助线与Z轴分别形成的夹角相等， 第三辅助线与Y轴平行，参见图5，os即为第一辅助线，ot即为第二辅助 线，sg即为第三辅助线。

A2、获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并利用 激光测距传感器4获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅助线 的第二长度参数。

其中，参见图5，可以通过检测***中的双轴运动机构1带动激光测距 传感器4以Z轴为中心沿Y轴的正方向和负方向转动一个小角度θ，该角 度θ即为第三夹角参数，而数据处理装置可以获取到该角度θ的值，同时， 在激光测距传感器4以Z轴为中心沿Y正方向转动时即可通过向被检测面 abc发射激光测得第一辅助线os的第一长度参数，同样地，在激光测距传感 器4以Z轴为中心沿Y负方向转动时即可通过向被检测面abc发生激光测得 第二辅助线ot的第二长度参数，并可将第一长度参数和第二长度参数发送 至数据处理装置。在本发明实施例中，角度θ为可控量，具体可以由实际工 程需求来设定，根据实际桥检条件和激光测距传感器4的测量精度，该角 度θ在测量距离大于5m时可设定为1°，在测量距离小于5m时可设定为2 °。而且，字母os即可表示第一辅助线的第一长度参数，字母ot即可表示 第二辅助线的第二长度参数。

A3、根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述第三夹角参数， 利用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述被检测平 面的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所述第四夹角参数 为所述第一夹角参数。

参见图5和图7，由于第一辅助线os和第二辅助线ot与Z轴分别形成 的夹角相等，且第三辅助线sg与Y轴平行，因此，Δosg为等腰三角形，且 第四夹角参数γ与第一夹角参数β相等，因此，可得到如下公式：

tg＝ot-os 公式2

st²＝os²+ot²-2·os·ot·cosθ 公式3

tg²＝st²+sg²-2·st·sg·cosγ 公式4

由公式1～公式4可得第一预设公式为：

其中，γ为第四夹角 参数，os为第一长度参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。

综上所述，在数据处理装置计算第一夹角参数β时，可以将第一长度参 数os、第二长度参数ot和第三夹角参数θ分别带入第一预设公式中，即可计 算得到第四夹角参数γ，进而得到第一夹角参数β。

对于发明实施例中，参见图1和图5，由于检测设备中的相机2通过双 轴运动机构1进行水平方向和垂直方向的旋转拍摄，而且，前述的空间直 角坐标系的Z轴方向为相机2镜头21的光轴方向，因此，当双轴运动机构 1的垂直旋转部11带动相机2镜头21垂直转动一定角度时，即相机2镜头 21存在一定的俯仰角度时，双轴运动机构1的水平旋转部12的转动方向与 相机2的转动方向在多数情况下不一致，即与Z轴延X轴方向绕Y轴旋转 的转动方向载多数情况下不一致，因此，被检测面与X轴的第二夹角参数 的求取步骤与前述的第一夹角参数的求取步骤有所不同，具体地，步骤204 中所述数据处理装置获取被检测面与所述X轴的第二夹角参数具体可以包 括如下步骤：

B1、生成与所述Z轴具有第五夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z 轴，从所述被检测面与所述X轴的交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线， 从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述 X轴正方向和负方向的第五辅助线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线 与所述第四辅助线的交点延伸至所述第六辅助线的第七辅助线。

其中，第五辅助线和第六辅助线与辅助Z轴分别形成的夹角相等，第 七辅助线与X轴平行。参见图8，z'轴即为辅助Z轴，oh”即为第五辅助线， ow即为第六辅助线，h'h”即为第七辅助线。而且，z'轴与Z轴的夹角ε为第 五夹角参数，而夹角ε即代表相机2随着双轴运动机构1的垂直旋转部11 垂直转动了ε角度，即当前相机2的俯仰角为ε。

B2、获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，并 利用激光测距传感器4获取所述第五辅助线的第五长度参数和所述第六辅 助线的第六长度参数。

对于本发明实施例中，步骤B2中获取所述第五辅助线和所述第六辅助 线之间的第六夹角参数具体可以包括如下步骤：

b1、生成从所述Y轴的正方向依次分别延伸至所述第七辅助线两端点 的第八辅助线和第九辅助线。

其中，第八辅助线和第九辅助线所在的平面与做表面YOZ轴垂直。参 见图8，o'h”即为第八辅助线，o'h'即为即为第九辅助线。此外，还可以生成 第十辅助线线o'h，且与第六辅助线h'h”和辅助Z轴z'相交于点h，第十辅助 线o'h即为第八辅助线和第九辅助线所在的平面与做表面YOZ的交线，且其 与Z轴平行。

b2、获取所述第五夹角参数以及所述第八辅助线和所述第九辅助线之 间的第八夹角参数。

其中，参见图8，如前所述，ε为当前相机2的俯仰角，即为第五夹角 参数，而该第五夹角参数可以由数据处理装置根据双轴运动云台中垂直旋 转部11的转动角度而自动获取到，即第五夹角参数为一直的可控量。而第 八夹角参数为角θ”，可以通过检测***中的双轴运动机构1带动激光测距 传感器4以Y轴为中心沿X轴的正方向和负方向转动，并使其发射的激光 分别与第八辅助线和第九辅助线重合，由此激光测距传感器4所转动的角 度即为第八夹角参数θ”，而数据处理装置可以获取到该第八夹角参数θ”的 值。

b3、根据所述第五夹角参数和所述第八夹角参数，利用第三预设公式 计算所述第六夹角参数。

参见图8，由于第五辅助线oh”和第六辅助线ow与辅助Z轴z'分别形成 的夹角相等，且第七辅助线h'h”与X轴平行，因此，可得到如下公式：

oh”＝oh' 公式5

因此：

同时：

因此：

由公式11可得第三预设公式为：

其中，θ'为第六夹角参数，ε为第五夹角参数， θ”为第八夹角参数。

综上所述，在数据处理装置计算第六夹角参数时，可以将第五夹角参 数和第八夹角参数分别带入第三预设公式中，即可计算得到第六夹角参数。

B3、根据所述第五长度参数、所述第六长度参数和所述第六夹角参数， 利用第二预设公式计算所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述第四辅助 线的交点连线与所述第七辅助线之间的第七夹角参数，所述第七夹角参数 等于所述第二夹角参数。

参见图8，并结合图9，由于第五辅助线oh”和第六辅助线ow与辅助Z 轴分别形成的夹角相等，且第七辅助线h'h”与X轴平行，因此，Δoh”w为等 腰三角形，且角ω，即第七夹角参数与第二夹角参数相等，因此，可得到如 下公式：

wh'＝ow-oh” 公式13

h”w²＝oh”²+ow²-2·oh”·ow·cosθ' 公式14

wh'²＝wh”²+h”h'²-2·h”w·h”h'·cosω 公式15

由公式12～公式15可得第二预设公式为：

其中，ω为第七 夹角参数，oh”为第五辅助线，ow为第六辅助线，θ'为第六夹角参数。

而且，如前所述其中，θ'为第六夹角参数，ε为 第五夹角参数，θ”为第八夹角参数，因此，将带入第二 预设公式，即可得到第七夹角参数ω。

综上所述，在数据处理装置计算第二夹角参数α时，可以将第五长度参 数oh”、第六长度参数ow和第六夹角参数θ'分别带入第二预设公式中，即可 计算得到第七夹角参数ω，进而得到第二夹角参数α。

206、所述数据处理装置根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和 所述激光探头3的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标。

对于本发明实施例，步骤206具体可以包括如下步骤：

C1、利用所述激光测距传感器4获取所述空间直角坐标系的原点与所 述被检测面与所述Z轴交点之间的距离参数。

C2、根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述距离参数，利 用三角函数关系和空间平面方程计算所述被检测面的方程。

参见图5，数据处理装置可以获取到激光测距传感器4测得的空间直角 坐标系的原点o与被检测面abc与Z轴交点之间的距离参数c；然后将该距 离参数c，以及通过前述的计算公式计算得到的第一夹角参数β和第二夹角 参数α带入如下空间平面方程：

其中，a,b,c分别为原点o到被检测平面abc的距离参数，而c可以有激 光测距传感器4测得，而且，通过正切函数可以知将 其带入公式16即可得到被检测面abc的方程如下：

xtanα+ytanβ+z＝c 公式17

C3、根据所述激光探头的相对位置坐标，利用所述被检测面的方程计 算与所述激光投射点相对坐标相对应的位于所述被检测面上的空间坐标。

其中，参见图5，激光探头3的发射点坐标即为o,p,q,r四点在坐标平面 XOY的坐标，该四点的坐标如下：

其中，p为p点到原点o的距离参数，q为q点到原点点o的距离参数， 因此，将公式18带入公式17中可得出被检测面abc上分别与o,p,q,r四点坐 标相对地c,e,d,f的空间坐标如下：

其中，α为前述的第二夹角参数，β为前述的第一夹角参数。

C4、建立所述空间坐标的坐标点所在的平面直角坐标系，并以所述Z 轴上的坐标点为原点，所述Z轴上的坐标点和与其相邻的坐标点构成的向 量方向为X轴的正方向。

C5、根据所述平面直角坐标系和所述空间坐标，利用向量运算关系和 三角函数关系计算与所述激光探头的相对位置坐标相对应的位于所述被检 测面上的平面坐标，所述平面坐标为所述激光投射点相对坐标。

为了获得被检测面abc上c,d,e,f四点的平面坐标，以便透视畸变逆变换 矩阵的求取，参见图6，可将c点作为平面abc上的参考点，向量为平面abc 的X轴正方向，从而得到c,d,e,f四点构成的平面直角坐标系，可参见图5， 从而可以得到以下公式：

由公式20可得：

并且：

因此：

参考图6中c,d,e,f四点的相对位置，以及由公式26～公式29可得c,d,e,f 四点在被检测面abc上的平面坐标：

其中，如前所述，p为空间直角坐标系中坐标面XOY中点p到原点o的 距离参数，q为空间直角坐标系中坐标面XOY中点q到原点o的距离参数， 且该两个距离参数为已知量；而α为第二夹角参数，β为第一夹角参数，且 该两个夹角参数可通过前述相应的计算公式计算得到，因此，通过公式30 即可得到被检测面abc上c,d,e,f四点的平面坐标，进而得到了四个激光探头 3在被检测面上的投射点相对坐标。

207、根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，利用第四 预设公式计算所述透视畸变逆变换矩阵。

其中，所述第四预设公式可以为其中， 为透视畸变逆变换矩阵，为激光投射点相对坐标的坐标矩 阵，为相机拍取到透视畸变图像信息中激光点相对坐标的坐标矩阵， n为大于零的正整数。也就是说，数据处理装置可以将获取到的激光探头3 的激光投射点相对坐标和激光点相对坐标带入该第四预设公式，即可计算 得到透视畸变逆变换矩阵。而且，若激光探头3的数量为四个，那么，n＝4。

208、通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正 视图像信息。

209、利用所述正视图像信息和所述激光投射点相对坐标进行桥梁表观 病害检测。

对于本发明实施例中，步骤209具体可以包括：计算所述激光投射点 相对坐标中任意两个坐标点之间的距离参数，并计数所述任意两个坐标点 之间像素单元的数量参数；将所述距离参数和所述像素单元的数量参数做 除法运算，得到每个所述像素单元的尺寸参数；根据所述正视图像信息中 桥梁表观病害范围内所述像素单元的个数和每个所述像素单元的尺寸参 数，确定所述正视图像信息中桥梁表观病害的尺寸信息。通过首先计算出激光探头3在被检测面上的激光投射点相对坐标中任意两个坐标点之间的 距离参数，并通过计数该两个坐标点之间像素单元的个数来求得每个像素 单元的尺寸参数，从而可以实现通过计数正视图像信息中桥梁表观病害范 围内像素单元的个数，再与每个像素单元的尺寸参数做乘积，即可得到桥 梁表观病害的精确尺寸信息，提高了桥梁表观病害尺寸检测的精度。

进一步地，作为图3的具体实现，本发明实施例提供了一种桥梁表观 病害的检测装置，如图10所示，所述装置包括：第一获取单元31、第二获 取单元32、计算单元33、矫正单元34和检测单元35。

所述第一获取单元31，可以用于获取相机2拍取的透视畸变图像信息， 所述第一获取单元31是本装置中获取相机2拍取的透视畸变图像信息的主 要功能模块。

所述第二获取单元32，可以用于获取所述透视畸变图像信息中的所述 激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相 对坐标，所述第二获取单元32是本装置中获取所述透视畸变图像信息中的 所述激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射 点相对坐标，也是核心模块。

所述矫正单元34，可以用于通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视 畸变图像信息矫正为正视图像信息，所述矫正单元34是本装置中通过所述 透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息的主要 功能模块。

所述检测单元35，可以用于利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害 检测，所述检测单元35是本装置中利用所述正视图像信息进行桥梁表观病 害检测的主要功能模块。

对于本发明实施例，第二获取单元32包括：建模模块321、获取子模 块322和第一计算子模块323，如图11所示。

所述建模模块321，可以用于建立被检测面所在的空间直角坐标系，且 所述被检测面分别与所述空间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z 轴正方向相交于一点，其中，Z轴正方向为所述镜头21的光轴方向。

所述获取子模块322，可以用于获取所述被检测面与所述Y轴的第一 夹角参数和所述被检测面、所述X轴的第二夹角参数以及所述激光探头的 相对位置坐标。

进一步地，所述获取子模块312具体还可以用于生成从所述空间直角 坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面，且分别位于所述Y轴正方向和 负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从所述第一辅助线与所述被检测 平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅助线，其中，所述第一辅助线 和所述第二辅助线与所述Z轴分别形成的夹角相等，所述第三辅助线与所 述Y轴平行；获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并 利用激光测距传感器4获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅 助线的第二长度参数；根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述 第三夹角参数，利用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线 与所述被检测平面的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所 述第四夹角参数为所述第一夹角参数；所述第一预设公式为：其中，γ为第四夹角参数，os为第一长度 参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。

此外，所述获取子模块312具体还可以用于生成与所述Z轴具有第五 夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z轴，从所述被检测面与所述X轴的 交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线，从所述空间直角坐标系的原点分 别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述X轴正方向和负方向的第五辅助 线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线与所述第四辅助线的交点延伸至 所述第六辅助线的第七辅助线，其中，所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述辅助Z轴分别形成的夹角相等，所述第七辅助线与所述X轴平行； 获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，并利用激光 测距传感器4获取所述第五辅助线的第五长度参数和所述第六辅助线的第 六长度参数；根据所述第五长度参数、所述第六长度参数和所述第六夹角 参数，利用第二预设公式计算所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述第 四辅助线的交点连线与所述第七辅助线之间的第七夹角参数，所述第七夹 角参数等于所述第二夹角参数；所述第二预设公式为：其中，ω为第七夹角参数，oh”为第五 辅助线，ow为第六辅助线，θ'为第六夹角参数。而且，该获取子模块312 具体还可以用于生成从所述Y轴的正方向依次分别延伸至所述第七辅助线 两端点的第八辅助线和第九辅助线，其中，所述第八辅助线和第九辅助线 所在的平面与坐标面YOZ垂直；获取所述第五夹角参数以及所述第八辅助 线和所述第九辅助线之间的第八夹角参数；根据所述第五夹角参数和所述 第八夹角参数，利用第三预设公式计算所述第六夹角参数；所述第三预设 公式为：其中，θ'为第六夹角参数，ε为第五夹角参 数，θ”为第八夹角参数。

所述第一计算子模块323，可以用于根据所述第一夹角参数、所述第二 夹角参数和所述激光点相对坐标，计算所述激光投射点相对坐标。

进一步地，所述第一计算子模块313具体还可以用于利用所述激光测 距传感器4获取所述空间直角坐标系的原点与所述被检测面与所述Z轴交 点之间的距离参数；根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述距 离参数，利用三角函数关系和空间平面方程计算所述被检测面的方程；根 据所述激光探头3的相对位置坐标，利用所述被检测面的方程计算与所述 投射点相对坐标相对应的位于所述被检测面上的空间坐标；建立所述空间坐标的坐标点所在的平面直角坐标系，并以所述Z轴上的坐标点为原点， 所述Z轴上的坐标点和与其相邻的坐标点构成的向量方向为X轴的正方向； 根据所述平面直角坐标系和所述空间坐标，利用向量运算关系和三角函数 关系计算与所述激光探头的相对位置坐标相对应的位于所述被检测面上的 平面坐标，所述平面坐标为所述激光投射点相对坐标。

所述计算单元33，可以用于根据所述激光点相对坐标和激光投射点相 对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵，所述计算单元33是本装置中根据所述 激光点相对坐标和投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵的主要功能 模块。

对于本发明实施例，计算单元33包括：第二计算子模块331，如图11 所示。

所述第二计算子模块331，可以用于根据所述激光点相对坐标和所述激 光投射点相对坐标，利用第四预设公式计算所述透视畸变逆变换矩阵；其 中，所述第四预设公式可以为其中，为 透视畸变逆变换矩阵，为激光投射点相对坐标的坐标矩阵，为相 机拍取到透视畸变图像信息中激光点相对坐标的坐标矩阵，n为大于零的正 整数。

对于本发明实施例，检测单元35包括：检测子模块351，如图11所示。

所述检测子模块351，可以用于利用所述正视图像信息和所述激光投射 点相对坐标进行桥梁表观病害检测。

需要说明的是，本发明实施例提供的一桥梁表观病害的检测装置所涉 及各功能模块的其他相应描述，可以参考图1所示方法的对应描述，在此 不再赘述。

基于上述如图1所示方法，相应的，本发明实施例还提供了一种计算 机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以 下步骤：获取相机2拍取的透视畸变图像信息；获取所述透视畸变图像信 息中的所述激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激 光射点坐标；根据所述激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计算透视 畸变逆变换矩阵；通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测。

基于上述如图1所示方法所示的实施例，本发明实施例还提供了一种 桥梁表观病害的检测装置的实体结构，该装置包括：处理器、存储器、及 存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述 程序时实现以下步骤：获取相机2拍取的投射点的透视畸变图像信息；获 取获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相对坐标和所述激光探头3 的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标；根据所述激光探头3的 激光点相对坐标和激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵；通过 所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息， 并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测。

通过本发明的上述技术方案，利用检测***中的相机拍取带有激光探 头的激光发射点的透视畸变图像信息；数据处理装置获取相机拍摄的透视 畸变图像信息，并获取透视畸变图像信息中的激光点相对坐标和激光探头 的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，即可通过该激光点相对 坐标和激光投射点相对坐标，计算出透视畸变逆变换矩阵，使得检测设备 中的数据处理装置可以利用该透视畸变逆变换矩阵将透视畸变图像信息矫 正为正视图像信息，从而利用该正视图像信息进行病害的检测，与现有技 术相比，本发明实施例提供的检测方法中，无需再由操作人员利用登高工 具在桥梁的被检测面上贴设靶标以求得透视畸变逆变换矩阵，使得桥梁表 观病害的检测更简单方便，提高了工作效率，而且提高了施工安全性。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没 有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外， 上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施 例的优劣。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述 描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的 对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟***或者其它设备 固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的 描述，构造这类***所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对 任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本 发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实 施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解， 本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中， 并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一 个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征 有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将 该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个 权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要 求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式， 其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行 自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。 可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及 此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或 过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明 书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开 的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本 说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提 供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括 其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征 的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下 面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合 方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处 理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员 应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现 根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还 可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置 程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可 以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这 样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以 任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限 制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出 替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成 对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步 骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明 可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实 现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通 过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示 任何顺序。可将这些单词解释为名词。

Claims (10)

1.一种桥梁表观病害的检测***，其特征在于，包括：

双轴运动机构，所述双轴运动机构包括水平旋转部和设置于所述水平旋转部上的垂直旋转部；

相机，所述相机设置于所述垂直旋转部，所述相机包括镜头，所述镜头的外周阵列环绕布置有至少四个激光探头，所述镜头上设置有激光测距传感器，四个所述激光探头的激光发射方向和所述激光测距传感器的激光发射方向分别与所述镜头的光轴方向平行且均位于同一侧，所述相机用于拍取带有四个所述激光探头投射点的图像信息；以及

数据处理装置，所述数据处理装置分别与所述双轴运动机构、所述相机和所述激光测距传感器电连接，用于获取所述相机拍取的图像信息、所述激光测距传感器测得的距离信息和所述双轴运动机构的运动信息并进行相应处理。

2.一种桥梁表观病害的检测方法，应用于权利要求1所述的检测***，其特征在于，包括：

相机拍取带有激光探头发出的激光点的透视畸变图像信息；

数据处理装置获取所述相机拍取的所述透视畸变图像信息；

所述数据处理装置获取所述透视畸变图像信息中的所述激光点相对坐标和所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标；

所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵；

所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测。

3.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述数据处理装置获取所述激光探头的激光投射到被检测面上的激光投射点相对坐标，包括：

建立被检测面所在的空间直角坐标系，且所述被检测面分别与所述空间直角坐标系的X轴正方向、Y轴正方向和Z轴正方向相交于一点，其中，Z轴正方向为所述镜头的光轴方向；

获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数、所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数以及所述激光探头的相对位置坐标；

根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标。

4.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于，所述获取所述被检测面与所述Y轴的第一夹角参数，包括：

生成从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述被检测平面，且分别位于所述Y轴正方向和负方向的第一辅助线和第二辅助线，以及从所述第一辅助线与所述被检测平面的交点延伸至所述第二辅助线的第三辅助线，其中，所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述Z轴分别形成的夹角相等，所述第三辅助线与所述Y轴平行；

获取所述第一辅助线和第二辅助线之间的第三夹角参数，并利用激光测距传感器获取所述第一辅助线的第一长度参数和所述第二辅助线的第二长度参数；

根据所述第一长度参数、所述第二长度参数和所述第三夹角参数，利用第一预设公式计算所述第一辅助线和所述第二辅助线与所述被检测平面的交点连线与所述第三辅助线之间的第四夹角参数，所述第四夹角参数为所述第一夹角参数；

所述第一预设公式为：其中，γ为第四夹角参数，os为第一长度参数，ot为第二长度参数，θ为第三夹角参数。

5.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于，所述获取所述被检测面与所述X轴的第二夹角参数，包括：

生成与所述Z轴具有第五夹角参数且位于坐标面YOZ上的辅助Z轴，从所述被检测面与所述X轴的交点延伸至所述辅助Z轴的第四辅助线，从所述空间直角坐标系的原点分别延伸至所述第四辅助线且分别位于所述X轴正方向和负方向的第五辅助线和第六辅助线，以及从所述第五辅助线与所述第四辅助线的交点延伸至所述第六辅助线的第七辅助线，其中，所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述辅助Z轴分别形成的夹角相等，所述第七辅助线与所述X轴平行；

获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，并利用激光测距传感器获取所述第五辅助线的第五长度参数和所述第六辅助线的第六长度参数；

根据所述第五长度参数、所述第六长度参数和所述第六夹角参数，利用第二预设公式计算所述第五辅助线和所述第六辅助线与所述第四辅助线的交点连线与所述第七辅助线之间的第七夹角参数，所述第七夹角参数等于所述第二夹角参数；

所述第二预设公式为：其中，ω为第七夹角参数，oh”为第五辅助线，ow为第六辅助线，θ'为第六夹角参数。

6.根据权利要求5所述的矫正方法，其特征在于，所述获取所述第五辅助线和所述第六辅助线之间的第六夹角参数，包括：

生成从所述Y轴的正方向依次分别延伸至所述第七辅助线两端点的第八辅助线和第九辅助线，其中，所述第八辅助线和第九辅助线所在的平面与坐标面YOZ垂直；

获取所述第五夹角参数以及所述第八辅助线和所述第九辅助线之间的第八夹角参数；

根据所述第五夹角参数和所述第八夹角参数，利用第三预设公式计算所述第六夹角参数；

所述第三预设公式为：其中，θ'为第六夹角参数，ε为第五夹角参数，θ”为第八夹角参数。

7.根据权利要求3所述的矫正方法，其特征在于，所述根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述激光探头的相对位置坐标，计算所述激光投射点相对坐标，包括：

利用所述激光测距传感器获取所述空间直角坐标系的原点与所述被检测面与所述Z轴交点之间的距离参数；

根据所述第一夹角参数、所述第二夹角参数和所述距离参数，利用三角函数关系和空间平面方程计算所述被检测面的方程；

根据所述激光探头的相对位置坐标，利用所述被检测面的方程计算与所述激光投射点相对坐标相对应的位于所述被检测面上的空间坐标；

建立所述空间坐标的坐标点所在的平面直角坐标系，并以所述Z轴上的坐标点为原点，所述Z轴上的坐标点和与其相邻的坐标点构成的向量方向为X轴的正方向；

根据所述平面直角坐标系和所述空间坐标，利用向量运算关系和三角函数关系计算与所述激光探头的相对位置坐标相对应的位于所述被检测面上的平面坐标，所述平面坐标为所述激光投射点相对坐标。

8.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述数据处理装置根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，计算透视畸变逆变换矩阵，包括：

根据所述激光点相对坐标和所述激光投射点相对坐标，利用第四预设公式计算所述透视畸变逆变换矩阵；

所述第四预设公式为其中，为透视畸变逆变换矩阵，为激光投射点相对坐标的坐标矩阵，为相机拍取到透视畸变图像信息中激光点相对坐标的坐标矩阵，n为大于零的正整数。

9.根据权利要求2所述的矫正方法，其特征在于，所述数据处理装置通过所述透视畸变逆变换矩阵对所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息进行桥梁表观病害检测，包括：

通过所述透视畸变逆变换矩阵将所述透视畸变图像信息矫正为正视图像信息，并利用所述正视图像信息和所述激光投射点相对坐标进行桥梁表观病害检测。

10.根据权利要求9所述的矫正方法，其特征在于，所述利用所述正视图像信息和所述激光投射点相对坐标进行桥梁表观病害检测，包括：

计算所述激光投射点相对坐标中任意两个坐标点之间的距离参数，并计数所述任意两个坐标点之间像素单元的数量参数；

将所述距离参数和所述像素单元的数量参数做除法运算，得到每个所述像素单元的尺寸参数；

根据所述正视图像信息中桥梁表观病害范围内所述像素单元的个数和每个所述像素单元的尺寸参数，确定所述正视图像信息中桥梁表观病害的尺寸信息。