[发明专利]一种基于激光定位的桥梁沉降视觉监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光定位的桥梁沉降监测装置，其特征在于，包括：

系统控制单元，由系统控制板、系统存储服务器及路由器组成；

图像采集单元，由至少1台工业相机、至少1台点激光模组及至少1块成像板组成；

数据分析单元，由至少1台分析识别服务器组成；

供电单元，由至少一组太阳能板组成；

所述数据分析单元对所述图像采集单元采集到的桥梁图像进行分析，通过判断图像中激光点的位置变化确定桥梁沉降程度，进一步由系统控制单元通过路由器将异常图像及所得沉降数据上报给监测中心，从而达到实时监测的目的；

其中，用于所述监测装置的监测方法包括以下步骤：

将工业相机和成像板固定安装在桥梁上，点激光模组安装在桥梁以外远处同一水平地面上；

当桥梁沉降时，点激光模组和工业相机会出现相对位移，同时在成像板上的投影点也出现位移，从而判断桥梁沉降范围；

通过迭代差值图像增强的方法识别激光点位置，从而判断激光点位置变化，所述迭代差值图像增强的方法以图像中的高频部分代表边缘分量，低频部分代表平坦分量，通过去除低频部分、增强高频部分，实现激光点的识别；

所述迭代差值图像增强方法具体包括以下步骤：

假设灰度图像画幅为X×Y，窗口大小为(2x+1)(2y+1)，计算局部平均值所得的低频分量为：

局部差值为：

定义输出图像增强后的图像维F(i,j)，增强算法为：

F(i,j)＝y_n(i,j)+W(i,j)[n(i,j)-y_n(i,j)]

其中，W(i,j)为增强系数，n(i,j)-y_n(i,j)为高频分量；

常量为C，则：

F(i,j)＝y_n(i,j)+C[n(i,j)-y_n(i,j)]；

当C＞1时，高频部分被放大；

此时，为避免出现溢出现象，可通过以下迭代差值图像增强方法，具体公式如下：

其中，D取整幅图像灰度的迭代差值；

最后，通过系统分析单元，利用图像视觉识别对所得图像进行特提取，通过提取点激光边缘特征，实时定位点激光所在位置，将定位点与系统设置的初始坐标相对比，得到点激光变化位置的像素差，即为桥梁沉降值。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述图像采集单元的工业相机和成像板固定安装于桥梁梁体上，点激光模组安装于桥梁以外与所述工业相机和成像板的同一水平地面上；所述系统控制单元和系统分析单元组合安装在可方便与图像采集单元进行通信的位置。

3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于：所述图像采集单元的工业相机、点激光模组及所述系统控制单元和系统分析单元，均通过太阳能板供电。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于：所述路由器为无线路由器。