[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

说明书

本申请公开了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，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。本发明将激光、CMOS相机、轮廓拟合和模板匹配算法相结合，开发出了高楼楼体偏摆的在线检测方案，利用激光沿直线传播的特性，实现了对高楼偏摆的高精度监测。

技术领域

本申请涉及测量技术领域，尤其涉及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。

背景技术

随着经济实力的增强，高层建筑日益增多。高层建筑在载荷、强风、温度变化，等外界因素的影响下将发生振动变形及缓慢的伪静态变形，变形量的大小直接影响其安全健康，所以，对高层建筑进行动态变形监测，不但可及时评估高楼的健康状况，避免灾难性事故发生，而且对建筑安全运营能力评估、结构设计参数检验、建筑寿命评估等都具有极其重要的意义。

目前对高层建筑进行振动变形监测的常规传感器主要有加速度仪、倾斜仪、自动跟踪全站仪、GPS定位等。尽管上述方法都能达到一定的目的，但加速仪容易产生零飘，难以实现似静态位移监测，利用倾斜仪测量需要布置多个倾斜仪，才能通过角度计算得出位移，智能型全站仪的成本较高，而GPS的数据误差来源广泛，因此数据难以处理。

发明内容

本发明的目的在于提供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，通过激光直接将楼体的摆动转化为光屏上光斑的位移，可以很直观的确认当前楼体的偏移幅度，为运行维护人员提供实时性的参考，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

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，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述S3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图片，随后将方形图分割成尺寸相同的四个子图片作为模板；