[发明专利]一种水下桥墩病害识别定位方法、装置、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种水下桥墩病害识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、搭建水下抱柱式立体视觉平台和安置在密封水箱内的双目视觉光学测量系统；

S2、标定步骤S1中双目视觉光学测量系统中双目相机的内外参数以及折射参数，根据桥墩尺寸设置测点，采集水下桥墩表面图像；

S3、构建水环境病害图像数据集，通过基于深度学习方法的水下图像处理模型对步骤S2中采集的水下桥墩表面图像进行图像增强与复原处理；

S4、对步骤S3中处理后的图像的被测表面采用三维数字图像相关方法进行三维点云重构，获得局部三维点云并通过水下成像折射修正原理校正光线折射导致的重构偏差；

S5、根据步骤S2中双目相机的有效视场重叠区域，统一双目相机所有测点处获得的三维点云数据，实现被测物表面全周三维形貌测量；

S6、建立水下病害纹理特征的深度学习模型算法，对步骤S3中增强与复原处理后的水下桥墩表面图像进行病害识别，获得病害在图像坐标系里面的像素位置和像素面积；

S7、通过计算步骤S2中双目相机采集水下桥墩表面图像的深度图并结合步骤S6中所计算的病害像素位置和像素面积，计算病害实际体积，根据步骤S4中重构的三维点云与对应的感兴趣区域图像像素，获得病害在全周三维点云形貌全局坐标系中的空间位置。

2.根据权利要求1所述一种水下桥墩病害识别定位方法，其特征在于，步骤S1中双目视觉光学测量系统采用的光学测量方法为基于双目视觉原理的三维形貌测量方法，包括线结构光法、三维数字散斑相关法和栅线投影法。

3.根据权利要求1所述一种水下桥墩病害识别定位方法，其特征在于，在步骤S3中构建水环境病害图像数据集，具体是模拟不同浑浊度水环境，分别在浑浊水环境和无水环境下，拍摄有水和无水环境一一对应的构件表面病害图像，以建立水下病害图像数据集。

4.根据权利要求1所述一种水下桥墩病害识别定位方法，其特征在于，步骤S4中，在进行被测物水下形貌测量前，双目相机放置于有透明平板观察窗的密封水箱中，光线经由水体、玻璃和空气三种介质成像，利用基于双目视觉原理的三维数字图像相关方法对被测物表面感兴趣区域进行三维重建获得局部初始三维点云，基于水下多折射成像原理，标定出折射平面相对于左相机的位置关系用于初始三维重建点云的修正。

5.根据权利要求1所述一种水下桥墩病害识别定位方法，其特征在于，在步骤S5中，对双目相机有效视场的重叠区域进行特征识别，利用重叠区域的特征，计算所有连续测点折射修正后局部三维点云相对于第一个测点点云所在坐标系的空间转化矩阵R和T，利用每个测点的空间转换矩阵统一所有局部坐标系三维点云；根据测点(N-1)和测点N重叠区域计算出测点N坐标系转换到测点(N-1)坐标系的空间转换矩阵R_N-(N-1)和T_N-(N-1)，公式表达如下：

其中，R_N-(N-1)和T_N-(N-1)表示测点N坐标系转换到测点(N-1)坐标系的空间转换矩阵，

对测点N中三维点云任一点(x_N,y_N,z_N)，通过空间转换矩阵变换转换为(x_N-1,y_N-1,z_N-1),该点即为(x_N,y_N,z_N)在测点(N-1)坐标系中对应坐标；公式表达如下：

完成所有测点与第一个测点点云所在坐标系所在坐标系转换后得到桥墩表面全周三维点云形貌。