CN2634428Y - 基于图像的位移自动读取装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于图像的位移自动读取装置。它是由探测和处理两部分组成。探测部分是由带标记的平板靶面和CCD摄像机构成,处理部分是一台具有图像采集设施的计算机;应用时,平板靶面安装于待测位置,CCD摄像机安装于固定装置上,平板靶面与CCD摄像机的安装位置可根据需要互换;本实用新型的特点是结构简单,安装方便,检测精度可达毫米级;同时具有适应性强,不受天气和时间的影响,可全天候适用横向、纵向等各个方向检测,而且可动态、实时、连续、长期的进行检测。可广泛应用于各种桥梁、堤坝等建筑物的形变和位移测量。
Description
一、技术领域
本实用新型涉及一种位移自动读取装置,特别是一种适合各种桥梁、堤坝等建筑的形变、位移测量的基于图像的位移自动读取装置。
二、背景技术
重要建筑设施形变、位移、振动的监测是管理和生产部门极为关心的问题,特别是各类桥梁桥身随载荷变化动态上下移动的情况,更是设计者和管理者需要掌握的资料。常规的检测方式是用水准仪和标尺作为测量工具,以静态配重和人工测量进行数据纪录;这种方法在测量时,需要配重车队,关闭交通,同时还要受天气、时间的影响,只能定点定时进行,代价高,精度有限,无法得到动态连续数据。现有技术中还有一种利用差分GPS技术进行监测的方法,它主要是利用全球定位***的差分高精度测量方式,通过GPS实时监测传感器的位置变化而求得。该方法可以部分解决上述问题,但高精度的差分GPS***成本相当昂贵,而且纵向高程测量精度远低于水平位移精度,误差大于2-5厘米,而且动态测量精度有限,因此该测量方法在目前情况下还不能完全满足要求。
三、发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可动态、实时、连续、长期对被检测建筑设施进行监测,是测量精度高、操作简便的基于图像的位移自动读取装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。基于图像的位移自动读取装置,它是由探测和处理两部分组成。其特征在于探测部分是由带标记的平板靶面和CCD摄像机构成,处理部分是一台具有图像采集设施的计算机;平板靶面上设置有不同于靶面底色的靶心和形状标记。平板靶面安装于待测位置,CCD摄像机安装于固定装置上,平板靶面与CCD摄像机的安装位置可互换;CCD摄像机与具有图像采集设施的计算机相连。在上述结构中,平板靶面上的靶心和标记可为不同于底色的各种醒目形状标记,也可为发光装置,还可为上述形状的孔类标记、或为上述方式的组合。标记的排列形式可经靶心单向排列,也可以以靶心为中心环状排列,测试时,靶面上的标记可作为摄像机标定的参考标记。
本实用新型是根据图像处理原理设计而成,实际应用时,先将CCD摄像机和平板靶面分别安装于固定装置和待测位置上,CCD摄像机和平板靶面的具体安装位置可根据需要任意交换。在设备安装就位后,首先进行参数初始化,采集靶面的靶心和标定参考标记,用以确定标定参数,然后采集靶面图像,检测出靶心位置p0(x0,y0)作为检测参考,当被测物体由于载荷改变或结构改变,发生形变和位移时,位于待测位置上的平板靶面就会随之变化,而安装于固定装置上的CCD摄像机就会不断地采集到变化的靶心pi(xi,yi),的图像,送入计算机,最后由计算机通过检测图像中靶心的位移,根据公式:
(其中,k为标定系数函数,di为检测位移计算出被测物体的位移)计算出当前靶心相对于初始参考靶心位置p0的位移量。
本实用新型与现有技术相比其显著的优点是,结构简单,安装方便,在该结构配置中,通过合理选择摄像机的分辨率,设置采样时间间隔,就可达到毫米级的高精度监测;同时具有适应性强,不受天气和时间的影响,可全天候适用横向、纵向等各个方向检测,而且可动态、实时、连续、长期的进行检测。可广泛应用于各种桥梁、堤坝等建筑设施的形变和位移测量。
四、附图说明
图1是本实用新型所述基于图像的位移自动读取装置的组成原理图。
图2是本实用新型所述基于图像的位移自动读取装置的***安装示意图。
图3、图4是平板靶面上标记与靶心的两种排列示意图。
图5是该***CCD摄像机标定时所采集的靶面及靶心图像形式示意图。
图6是该***初始CCD摄像机所采集的初始靶面及靶心图像形式示意图。
图7是CCD摄像机采集的靶心位移后的图像示意图。
五、具体实施方案
下面结合附图,以检测桥梁为例,对本实用新型的具体结构作进一步详细说明。
参见图1,本实用新型所述的基于图像的位移自动读取装置是由平板靶面1、CCD摄像机2和具有图像采集功能的计算机3组成。平板靶面1和CCD摄像机2构成该装置的探测部分,具有图像采集功能的计算机3为该装置的处理部分。平板靶面1安装于待测位置,如两桥墩之间的桥梁侧面,CCD摄像机2安装于固定装置,如固定在桥墩之上适合的固定装置上,参见图2,CCD摄像机2与具有图像采集功能的计算机3连接。这种安装位置适合用于持久检测时仪器的安全和防盗。如要进行的是临时测量,则可将平板靶面1与CCD摄像机2的安装位置互换,测试完毕后,CCD摄像机2可随时拆卸带走。平板靶面1上设有经靶心4单向排列的标定参考标记5,见图3,标定参考标记5也可以以靶心4为中心环状排列,见图4,本例中,平板靶面1上的靶心4和标定参考标记5均采用发光二极管构成;参数标定时,接通所有电源使靶心4和标定参考标记5工作(发亮);正常监测时,只需靶心4接通电源工作。如靶心4和标记5采用的是透光孔,则在平板靶面1的后面应设置可控光源。本实用新型实际应用时,首先进行参数初始化,采集靶面的靶心和标定参考标记,用以确定标定参数,见图5。然后采集靶面图像,检测出靶心位置p0(x0,y0)作为检测参考,见图6,由于载荷改变(或结构改变),桥面会随之上下位移,而桥墩始终不动,使得CCD摄像机3成像中的靶心4发生移动,见图7。由于用CCD摄像机3不断地采集包含靶心4的图像,通过检测图像中靶心的位移就可计算出被测物体的位移。
Claims (7)
1、一种基于图像的位移自动读取装置,它是由探测和处理两部分组成,其特征在于探测部分是由平板靶面[1]和CCD摄像机[2]构成,处理部分是一台具有图像采集功能的计算机[3];平板靶面[1]上设置有不同于靶面底色的靶心[4]和形状标记[5];平板靶面[1]安装于待测位置,CCD摄像机[2]安装于固定装置上,平板靶面[1]与CCD摄像机[2]的安装位置可互换;CCD摄像机[2]与具有图像采集设施的计算机[3]相连。
2、根据权利要求1所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于上述形状标记[5]的排列形式是经靶心[4]单向排列。
3、根据权利要求1所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于上述形状标记[5]的排列形式是以靶心[4]为中心环状排列。
4、根据权利要求1或2所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于靶心[4]和形状标记[5]为发光装置。
5、根据权利要求3所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于靶心[4]和形状标记[5]为发光装置。
6、根据权利要求1或2所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于靶心[4]和形状标记[5]为透光孔。
7、根据权利要求3所述的基于图像的位移自动读取装置,其特征在于靶心[4]和形状标记[5]为透光孔。
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