[发明专利]用于结构变形测量的抗扰动高精度相机群测量方法

说明书

本发明涉及用于结构变形测量的抗扰动高精度相机群测量方法，包括以下步骤：1.相机群系统的搭建，组装便携式测量装置，便携式测量装置由树莓派、相机、无线模块、GPS模块和电源模块组成，将若干套便携式测量装置与计算机连接，构成相机群系统；2.图像采集；3.相机群系统参数的标定；4.重构三维；5.大区域变形量测量设置。本发明利用无线模块实现无线远程连接，确保大范围内的信息传输，相机群系统能够通过增加中继的方式实现更大范围的信号覆盖；本发明采用测量环境点之间的距离结合场景点对外参进行准确标定，或采用测量各相机光心距离结合场景点对外参进行准确标定，无需人工标识点；本发明能够实现对大跨度结构的全局大区域测量。

技术领域

本发明涉及用于结构变形测量的抗扰动高精度相机群测量方法，属于光测实验力学技术领域。

背景技术

各种桥梁、输电塔以及房屋建筑等户外设施，在使用一定时间之后，为了了解其稳定性是否满足要求，还能否继续服役，需要对其进行定期的检查。但是目前对这种大型结构的测量技术是不够成熟的，没有很好的方法能实现高精度、大跨度的结构变形测量。目前，工程应用中，可以通过单目相机，并且在待测区域贴标识点的方式，实现对小区域的位移测量。但是这种方法，测量区域局限，且只能测量平面内的位移。双目测量也较为成熟，但是双目的方式也只是实现三维的测量，并没有很好地解决环境扰动对成像产生的误差。而且，目前大多测试设备都是采用有线连接的方式，这对现场测试来说，是比较不利的，如果待测目标很大，那么通过有线的方式就很难实现。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于结构变形测量的抗扰动高精度相机群测量方法，其具体技术方案如下：

用于结构变形测量的抗扰动高精度相机群测量方法，包括以下步骤：

步骤一：相机群系统的搭建：组装便携式测量装置，便携式测量装置由树莓派、相机、无线模块、GPS模块和电源模块组成，将若干套便携式测量装置与计算机连接，构成相机群系统，在测量区域前进行相机群系统的组装搭建；

步骤二：图像采集：在无线网络下，通过GPS模块的时钟信号源，实现计算机远程控制连接到树莓派上的相机进行图像同步采集，采集到的图像存储到树莓派本地并共享给计算机；

步骤三：相机群系统参数的标定：使用不同的方法对相机外参进行标定：

I.通过测量相机视场内最大两点之间的实际距离，结合视场内特征点对外参进行准确标定，通过测量相机视场内最大两点之间的实际距离，结合视场内特征点对外参进行准确标定时，其推导过程如下：

sp＝A[R t]P (1)

式中s是比例因子，A是相机内部参数矩阵，R是世界坐标与相机坐标之间的旋转矩阵，t是世界坐标与相机坐标之间的平移向量，p是特征点的图像坐标，P是特征点的世界坐标；采用设置有三个相机直线分布的便携式测量装置，将世界坐标系定义为与中间相机坐标系重合，为了标准化图像像素坐标为图像物理坐标，分离世界坐标，两端同时乘R^-1和A^-1,并将用Surf算法提取出的中间相机作为0号相机的某一点的图像坐标(u₀，v₀，1)、与中间相机相邻的一侧相机为1号相机对应点的图像坐标(u₁，v₁，1)和中间相机相邻的另一侧相机为2号相机对应点的图像坐标(u₂，v₂，1)，和对应点的世界坐标(X，Y，Z，1)分别代入公式(1)得，