[发明专利]一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法

说明书

本发明公开了一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法，是在建筑物各层贴上n个同心圆靶标，通过使用无人机拍摄技术获取多组相邻两点靶标的图像，在图上建立直角坐标系，并利用凸透镜成像规律，采用基于C++的圆拟合算法，获得单张图像相邻靶标位移量，并由此计算n‑1个相对位移量，即可求出起点到终点靶标两者相对位移及角度值。多次测量时，可测算多组起点到终点靶标的角度值，从而求出房屋倾斜变化量。本发明将摄影成像技术、数字图像技术与房屋倾斜监测有机结合，利用数学算法计算出房屋的实际倾斜，避免人工测量的误差，可以进一步提高对房屋倾斜监测的精确性和便利性。

技术领域

本发明涉及一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法，用于土木工程领域房屋倾斜变化量的监测。

背景技术

随着我国社会发展，房屋安全事故屡见不鲜，是否能够及时有效的跟踪房屋安全状态成为社会关注的热点。房屋倾斜监测是防犯房屋倒塌的有效措施之一，能够及时掌握分析房屋倾斜量变化，异常情况下可及时作出预警，保障人民人生安全，减少经济损失，具有十分重要的现实意义。根据国家标准JGJ8-2016《建筑变形测量规范》，现有倾斜测量方法主要依靠经纬仪、全站仪等设备进行测量，此类方法存在人工判读误差大、操作繁琐等缺点。

近年来，计算机技术飞速发展，将摄影技术和计算机技术有机结合，采用数字图像识别技术，可以有效提高图像的实用性，同时，数字图像处理技术具有处理精度较高、全场性等特点，这点对于实现高精度测量有长远的意义。

发明内容

本发明的目的是为了避免常规拍摄出现透视失真的情况，解决房屋倾斜监测传感器不便安装的问题，有效改进JGJ8-2016《建筑变形测量规范》中传统人工检测不够精确的缺点，提供了一种简便、精确的倾斜监测方法，将摄影成像技术、数字图像技术与房屋倾斜监测有机结合，利用数学算法计算出房屋的实际倾斜，避免人工测量的误差，可以进一步提高对房屋倾斜监测的精确性和便利性。

本发明采用的技术方案为：一种基于图像识别技术的房屋倾斜监测方法，该方法包括图像采集与图像处理两个部分，使用的设备包括人工标志、无人机，具体包括以下步骤：

第一步：沿房屋高度方向在各层外墙统一安装n个防水人工标志；

第二步：利用无人机捕捉拍摄人工标志，单次测量拍摄n-1张图像，每次拍摄确保采集到相邻两个人工标志；

第三步：对采集图像进行计算机处理，建立直角坐标系，确定每张照片中两个相邻人工标志的坐标位置；

第四步：计算n-1个相对位移量，计算出楼底和楼顶两个人工标志相对位移及角度值，进而推算出房屋首层与顶层的人工标志的相对位移以及倾斜角度；

第五步：定期对人工标志进行拍摄处理，计算不同时刻房屋倾斜角度，与初始测算的角度值求差，使用直角三角形正切函数，获取房屋不同时刻斜率的相对变化量。

作为优选，所述第一步中，选用具有防水功能的人工标志，采用黑白同心圆靶标，相比于一些正方形人工标志，圆形人工标志检测算法比较成熟，定位相对简单。从楼底到楼顶将靶标按楼层高度安装，并保证所有靶标处于同一外墙平面。

作为优选，所述第二步中，采用具有增稳云台的无人机进行图像采集任务，一共拍摄n-1组图像，每次拍摄必须保证相邻两个靶标标志可以同时出现在相机画面内，拍摄前调试并固定无人机的拍摄角度，使得垂直上升的拍摄过程中，相机的光轴垂直于被拍摄外墙墙面，相机像平面平行于被拍摄外墙墙面，光轴与水平方向夹角误差不超过±5°。

作为优选，所述第三步中，将采集的n-1组图像导入到计算机设备中，对每组图像进行筛选，选取一张拍摄清晰、光线良好、靶标与墙面对比度强烈的图像。从1～n-1对每张图像进行编码，并在每张图像建立直角坐标系。