[发明专利]一种晃动船体上多相机组网测量桥梁形变的方法

说明书

本发明提供了一种晃动船体上多相机组网测量桥梁形变的方法，该方法包括：桥梁侧面有连续的水平标记线，利用船上的多个长焦相机对桥梁侧面进行图像采集，获取局部标记线图像；对存在运动模糊的局部标记线图像进行去模糊处理后进行图像拼接，提取完整的水平标记线，基于所提取的完整的水平标记线得到桥梁形变情况；其中，长焦相机采用编码曝光方式。本发明可以基于船体的运动速度和运动方向准确找到长焦相机曝光期间曝光时刻对应在运动轨迹上的点，从而根据找到的轨迹点得到运动模糊核，对模糊图像进行清晰化复原，为后续计算桥梁的形变情况提供清晰的图像数据。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体为一种晃动船体上多相机组网测量桥梁形变的方法。

背景技术

目前对桥梁形变的测量多集中在实验室模拟的场景中，但是仿真模拟的结果并不能完全代表真实测试结果。真实场景桥梁形变测量时，往往采用传统监测技术，但传统技术手段进行桥梁设施的形变监测主要是基于点的模式展开，无法对桥梁的整体形变情况进行完整反映。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种晃动船体上多相机组网测量桥梁形变的方法，该方法包括：

桥梁侧面有连续的水平标记线，利用船上的多个长焦相机对桥梁侧面进行图像采集，获取局部标记线图像；对存在运动模糊的局部标记线图像进行去模糊处理后进行图像拼接，提取完整的水平标记线，基于所提取的完整的水平标记线得到桥梁形变情况；其中，长焦相机采用编码曝光方式；

对存在运动模糊的局部标记线图像进行去模糊处理具体为：

存在运动模糊的局部标记线图像对应的长焦相机为目标相机，获取目标相机相对其成像面的运动轨迹；

基于预先设置的长焦相机的编码方式获取长焦相机的曝光时刻，在所述运动轨迹上寻找曝光时刻的轨迹点，对曝光时刻的轨迹点进行轨迹拟合获取目标相机的有效运动轨迹，进而得到有效运动模糊核；

根据有效运动模糊核对存在运动模糊的局部标记线图像进行去模糊处理。

进一步地，所述目标相机相对其成像面的运动轨迹的获取方法为：

利用船上的高速曝光相机采集桥外图像，桥外图像中包括静止物体；

获取在长焦相机曝光时间内得到的桥外图像序列，基于桥外图像序列中桥外图像在高速曝光相机成像面的相对位置获取船体运动的三维位置序列；

结合目标相机的光轴朝向和船体运动的三维位置序列获取目标相机相对其成像面的二维位置序列，对二维位置序列进行拟合，得到目标相机相对其成像面的运动轨迹。

进一步地，所述在所述运动轨迹上寻找曝光时刻的轨迹点具体为：

在长焦相机曝光时刻之前与长焦相机曝光时刻相差时间最短的高速曝光相机的曝光时刻为起始时刻，根据长焦相机曝光时刻与起始时刻间每个时刻对应的船体的移动速度以及图像缩放系数计算该段时间内起点的移动距离，移动结束点为长焦相机曝光时刻的轨迹点；所述起点为起始时刻对应的运动轨迹上的轨迹点。

进一步地，所述船体的移动速度的获取方法为：

根据高速曝光相机一次曝光前后船体运动的三维位置计算每次曝光后船体的移动速度，移动速度包括平行于水面的水平移动速度和垂直于水面的上下浮动速度，分别对每次曝光后的船体的水平移动速度和上下浮动速度进行曲线拟合，得到长焦相机曝光期间每个时刻对应的船体的水平移动速度和上下浮动速度。

进一步地，所述图像缩放系数的获取方法为：

根据高速曝光相机一次曝光前后船体运动的三维位置变化和目标相机的姿态角计算一次曝光前后局部标记线图像的图像缩放系数；其中，所述图像缩放系数包括平行于水面的横向缩放系数和垂直于水面的纵向缩放系数；对每次曝光后的图像缩放系数进行曲线拟合，得到长焦相机曝光期间每个时刻对应的图像缩放系数。