[发明专利]一种非接触移动目标位移检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触移动目标位移检测方法，特别涉及一种利用图像处理方法进行非接触移动目标位移检测的方法。

背景技术

在桥梁、楼宇、大坝等大型建筑结构的安全状态监测和山体滑坡、地面沉降等自然灾害的监测中，需要对目标上某些特定点的位移情况进行长期、连续检测和记录。用于这种场合的位移检测技术和设备必须具有远距离、非接触的特点。目前可用于上述场合的检测方法有三类：

(1)激光全站仪，测量精度高，但设备价格昂贵、对工作环境以及安装使用条件等要求高，不适合长期无人值守在线工作；

(2)GPS全球定位系统，可以长期无人值守在线工作，但检测精度低、动态响应不够、价格昂贵，只能用于天线不受遮挡的开阔环境；

(3)利用图像处理的位移检测方法，方便、灵活、廉价、适合无人值守在线工作。但现有的利用图像处理的位移检测方法对环境光照、能见度、异常遮挡等因素过于敏感，因而检测结果的可靠性低，限制了这种方法在安全监测等重要场合的应用。

现有图像处理位移检测方法的原理，是事先在被测对象上选定或人为固定上去一个醒目的标记。在一个固定位置上安装一台图像传感设备(照相机、摄像机等可以拍摄图像的设备的总称)，间隔一段时间对包含标记的区域拍摄一幅图像。每次拍摄时的主光轴、视角保持不变，即，图像的取景方向和范围始终保持不变。将每次拍摄的图像进行滤波、增强等常规处理后，根据图像中标记与周围区域的灰度差别识别出标记所图形的区域边缘。然后，以像素为单位比较不同时刻标记区域在整幅图像中的位置改变量，再由焦距、物距和像素尺寸等参数根据几何光学原理换算出标记图形的实际位移量，从而实现位移检测。

现有图像处理位移检测方法存在的不足是：由于图像标记区域识别的结果对图像清晰度、曝光程度非常敏感，因此，光照强度、能见度、空气折射现象等因素都会对识别结果造成影响。当周围光照干扰较强、能见过低、有异常遮挡时，检测结果很甚至失效。因此，现有的利用图像处理的位移检测方法，容易受到干扰，检测可靠性低。

发明内容

针对现有利用图像处理的位移检测方法检测结果受环境条件影响大、可靠性低的问题，本发明提出一种非接触移动目标位移检测方法，其目的是提高图像处理位移检测方法的抗环境干扰能力，提高检测精度和可靠性。

本发明的技术方案是：一种非接触的移动目标位移检测方法，其特征在于首先按下述方法制作二值随机编码图像靶标：

(1)在靶标平面上确定纵、横方向，分别沿纵向和横向将靶标平面均匀划分为N₁×N₂个高度h×宽度w的矩形码元阵列，

(2)依照0.5∶0.5的概率生成一个N₁×N₂的二值随机矩阵，

(3)依照二值矩阵中每一位的取值将靶标中相应码元染色；然后，按以下方法之一实现检测：

(1)方法一

步骤一：将N₂＝1的单列靶标固定在被测对象上，靶标纵向沿被测对象移动方向，选定主光轴和视角使靶标纵向平行于拍摄图像纵向，

步骤二：在检测开始的t₁时刻拍摄图像，常规处理后分割出检测图像，

步骤三：依照码元颜色由检测图像解码得到检测序列D_T(m₁)，

步骤四：求D_T(m₁)与D(n₁)互相关峰值的偏移量，记作k_y1，

步骤五：在时刻t₂重复以上步骤二至四，得到偏移量k_y2，

步骤六：靶标纵向与主光轴之间安装夹角α_y，则(t₁ t₂)时间段内的单向位移分量为：d_y＝h·(k_y2-k_y1)·sinα_y；

(2)方法二

步骤一：将靶标固定在被测对象上，选定主光轴和视角，使靶标纵向平行于拍摄图像的纵向，

步骤二：在检测开始的t₁时刻拍摄图像，常规处理后分割出检测图像，

步骤三：依照码元颜色由检测图像解码得到检测矩阵D_T(m₁，m₂)，