[发明专利]一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法

权利要求书

1.一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对图像采集系统中的相机进行标定；

S2、将棋盘格标靶卸下，将光屏，即半透明的亚克力板，安装在待测楼高处；

S3、相机在亚克力板远离激光侧实时捕获带有光斑位置信息的图片，并将图片传送到电脑端；

S4、电脑端对获取到带有光斑的图片进行分析；

所述S1中，标定过程包括以下步骤：

(1)将相机固定，面对相机侧固定一个棋盘标靶，调整相机对焦直至相机能清楚拍摄下标靶图案；

(2)读取棋盘格角点的像素坐标(x_p,y_p)；

(3)以棋盘格上任意一角点作为坐标原点，获取角点在棋盘格平面上的二维物理坐标(x_r,y_r)；

(4)使用最小二乘法进行多项式拟合获取像素坐标(x_p,y_p)到物理坐标(x_r,y_r)的映射关系；

所述S4中，图片分析包括以下步骤：

(1)根据所选用的激光中心波段选取合适的通道分量进行分析，即提取光斑与周围环境相比最为清晰的分量；

(2)使用canny算子获取该通道图片轮廓信息；

(3)对于最先获取的图片，即第一张图片，需通过轮廓拟合的算法，截取包含光斑的轮廓的方形图，随后将方形图分割成尺寸相同的四个子图片作为模板；

(4)各个子图片分别作为模板同样板图进行匹配，样板图为除第一张图外，相机捕获的其余图片，匹配计算后会返回模板在样板图上的位置信息，即模板图左上角点在样板图上的像素坐标

(5)通过对分割图像的大小和像素坐标进行计算，从而实现对光斑的定位，获取样板图中光斑中心的像素坐标

(6)将第一张图片中光斑中心的像素坐标和带入S1获取的像素坐标(x_p,y_p)到物理坐标(x_r,y_r)的映射关系中，获得光斑在光屏上的物理坐标；

(7)以任一时刻的物理坐标作为参考点，计算得知光斑的位移；

(8)由于激光是沿直线传播，且在室内时湍流对激光的传播影响很小，基本可忽略不计，故光斑的位移即代表着楼体的偏摆程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于：所述S2中，作为光屏的亚克力板需满足以下要求：当激光照射到亚克力板上表面时，光斑能透过亚克力板并被背面的相机捕捉到。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于：截取包含光斑的轮廓的方形图，具体操作是：利用椭圆拟合算法拟合光斑轮廓，由此确定光斑的轮廓和中心点，确定第一张图片中光斑中心的像素坐标接着以光斑中心点为中心，以长轴长b的2.2倍为边长，截取方形图，由此可知方形图边长为a＝2.2*b。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于：楼体偏移量为：

式中和是样板图中光斑中心物理坐标的横坐标和纵坐标；和为模板图中光斑中心物理坐标的横坐标和纵坐标；Δx和Δy是楼体偏移量。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于：所述相机为CMOS相机。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，还包括位移监测装置，其特征在于：所述位移监测装置包括相机，激光器和光屏构成图像采集单元、光纤接收器及电脑端。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光光斑中心定位方式实现高楼偏摆监测的方法，其特征在于：所述光纤接收器与光纤发送器实现网线至光纤至网线的转换，完成图像从采集端到计算端的传送。