[发明专利]基于自动变焦实时图像处理的桥梁挠度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于自动变焦实时图像处理的桥梁挠度检测方法。首先将矩形靶标固定在桥梁上某一固定位置，调整摄像头位置使靶标成像在图像中央。摄像头接入嵌入式处理器，靶标的图像信息并处理得靶标中心点的位置，将此位置坐标作为基准值。随着桥梁挠度和靶标距离摄像头距离的变化，出现在光屏上的靶标大小和中心位置随之变化，通过自动变焦技术使靶标在图像中占据大部分位置，然后求取其中心点相对基准位移计算出挠度变化量。本发明操作方便简单，硬件轻且小，测量精确且能实现实时测量。

技术领域

本发明属于远距离非接触测量技术领域，具体地说，是一种基于自动变焦的实时图像处理桥梁挠度检测方法。

背景技术

在机械化设备高度集中的现代社会中，测量技术无疑占据着举足轻重的地位。然而现在对测量设备的要求，不仅需要较高的测量精度、效率，更需要测量设备操作方便，携带轻巧，自动化程度高等。在一些特殊场合，例如高温、微小尺寸、高速、长时间检测等，传统的测量方法已经很难胜任日常需求。因此，对自动远距离非接触的新型测量方法进行探索和研究具有重大意义。

非接触测量方法一般包括声波测量、光电测量、图像测量等，其中现阶段使用比较多的有声波测量技术和光电测量技术，但这两种测量技术存在一些弊端，他们对测量对象要求比较高，其中声波测量技术需要被测物表面反射能力强，否则测量结果不理想。随着计算机技术的发展，图像处理技术的日益完善，基于图像处理的测量技术在工程应用中得到了高度重视，并获得了迅速的发展。图像处理技术将数字图像处理技术、电子技术、控制技术、计算机技术和光电检测技术结合在一起，构成了一个完整的测量系统。基于图像处理测量系统，一般具有精度高、测量速度快、自动化程度高、操作简单、可长时间检测等优点。

传统桥梁挠度检测方法存在一些难以避免的缺陷，倾角仪法，这种方法对仪器设备本身和安装的精度要求高；静力水准仪法，精度高、抗干扰性强，但量程有限；精密水准仪法，只能靠人工测量，人为和环境的影响较大，效率较低；GPS卫星定位系统，测量精度不高，且成本较高等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自动变焦实时图像处理的桥梁挠度检测方法，该方法操作简单、硬件设施轻便，测量精度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种

自动变焦实时图像处理的桥梁挠度检测方法，通过嵌入式系统实时采集包含矩形靶标的图像，并将获取的图像进行高斯滤波去噪、感兴趣区域的提取和感兴趣区域中心位置坐标的求取。将之后获取到的中心位置与初始标定位置比较，从而进行桥梁挠度检测，具体包括以下步骤：

步骤1，将已知尺寸的靶标安装在桥梁上，将摄像头和嵌入式处理器安装在桥梁外某一固定点，使得靶标大致在图像中央。

步骤2,嵌入式处理器接收到含有靶标的图像之后，首先对该图像进行滤波，灰度化等图像预处理，然后分割出矩形靶标，计算出矩形靶标在图像中所占的像素个数。如果靶标所占的像素点个数少于图像总像素个数的1/2，则通过自动变焦拉大焦距，提高放大倍数，使得靶标所占图像面积增加。通过已知的靶标的尺寸，计算出在相机坐标系中的每个像素大小对应在世界坐标中的实际距离。

步骤3，以图像的左上顶点为原点，向右为X轴，向下为Y轴，计算出矩形靶标中心的坐标，即在图像矩阵中的位置。

步骤4，标定初始中心点的坐标，当桥梁挠度发生变化时，中心点随之变化，记录变化后的位置。通过位移后的坐标位置与初始位置之差乘以相机坐标系每个像素对应世界坐标系中实际距离，则可以求出桥梁在该点实际的位移量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）通过图像处理技术计算图像中靶标中心点位置坐标的变化来确定桥梁实际的位移量，具有较高的精度且受外界因素影响小；

（2）通过自动变焦技术，动态实时的调整靶标在图像中所占得大小，相比固定焦距的测量能够极大的提高测量精度。