申请/专利权人：常州市建筑科学研究院集团股份有限公司

申请日：2021-11-03

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN114061472B

主分类号：G01B11/16

分类号：G01B11/16;G01B11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明公开了一种基于标靶的测量坐标误差修正的方法，通过在标靶中标记出多个特征点，并测量每个特征点与标靶中心之间的距离Dn；将标靶中心设为基准点O，测量基准点O的三维坐标x0,y0,z0；计算出初始图像中每一个像素点的尺寸L，并且获得初始图像中的每个特征点的三维坐标xn,yn,zn；根据像素点的尺寸L，重新确定每个特征点与标靶中心之间的距离Dn’，并且获得下一帧图像中每个特征点的三维坐标x'n,y'n,z'n；将每个特征点的三维坐标xn,yn,zn与三维坐标x'n,y'n,z'n进行比较及修正。利用本发明，能够减少测量坐标的误差。

主权项：1.一种基于标靶的测量坐标误差修正的方法，其特征在于，采用摄像装置及标靶，所述标靶安装在监测对象上，所述摄像装置包括摄像头及测距模块，所述摄像头的成像面B正对于所述标靶所在的平面A，所述测距模块与所述摄像头连接，且所述测距模块位于所述摄像头和所述标靶之间，所述测距模块所在的平面C平行于所述平面A；所述方法包括以下步骤：S1：在所述标靶中标记出多个特征点，并测量每个特征点与标靶中心之间的距离Dn；S2：将所述标靶中心设为基准点O，测量所述基准点O的三维坐标；利用所述摄像装置连续拍摄所述标靶的图像，将初始时刻拍摄到的图像记为初始图像，将初始时刻之后拍摄到的图像记为下一帧图像；计算出所述初始图像中每一个像素点的尺寸L，并且获得所述初始图像中的每个特征点的三维坐标；S3：根据所述像素点的尺寸L，在所述下一帧图像中，重新确定每个特征点与所述标靶中心之间的距离Dn’，并且获得下一帧图像中每个特征点的三维坐标；S4：将每个特征点的三维坐标与三维坐标进行比较，若两者相等，则说明所述标靶所在的平面A与成像面B保持平行，且所述平面A与所述测距模块之间的距离未发生变化，不用对测量坐标进行修正，继续监测所述标靶的位移情况；若两者不相等，则说明标靶所在的平面A发生了偏转或和所述平面A与所述测距模块之间的距离发生了变化，要对所述标靶的测量坐标进行修正；所述标靶为正方形，所述标靶上绘制有多个圆环，记过所述标靶中心点的水平方向的垂线为垂线H1，及过所述标靶中心点的竖直方向的垂线为垂线H2，所述垂线H1和H2与圆环的交点即为标靶的特征点，一个圆环能够标记出四个特征点；步骤S4中，对所述标靶的测量坐标进行修正包括：当所述下一帧图像中的多个特征点的三维坐标与初始图像中的多个特征点的三维坐标之间y值变化存在增大、减小及不变时，说明标靶的第一转动轴与测距模块之间的距离未改变，但是标靶所在的平面A发生了偏转，要对下一帧图像中的特征点的三维坐标进行修正；对下一帧图像中的特征点的三维坐标进行修正具体包括：S50：利用所述测距模块找到所述下一帧图像中y值改变最小的两个特征点，分别记为特征点E1和特征点E2，将特征点E1和特征点E2的连线设为所述标靶的第一转动轴；所述标靶所在的平面A发生偏转后，记初始图像的中心点为中心点Q0，摄像装置拍摄到的下一帧图像的中心点为中心点Q1；S51：根据所述像素点的尺寸L及像素点数量，得到所述第一转动轴与所述中心点Q1之间的垂直距离d2；通过测距模块测量到的数据，计算出下一帧图像中心点Q1与初始图像中心点Q0之间y值的差值ΔD1；所述下一帧图像与初始图像之间的偏转角度α为：α=arctanΔD1d2；S52：设特征点E1和特征点E2位于同一象限，在初始图像中，记特征点E1和特征点E2对应位置的特征点为E1’和E2’，所述特征点E1’和E2’与中心点Q0之间的距离分别为X特和Z特；此时，可以计算出下一帧图像相对于初始图像在X方向和Z方向的偏移量X偏和Z偏： ；S53：下一帧图像相对于初始图像在Y方向的偏移量Y偏=ΔD1；将计算得到的偏移量X偏、Y偏和Z偏与初始图像上的各个特征点的三维坐标进行运算，得到修正后的下一帧图像中的各个特征点的新三维坐标： ；若下一帧图像中心点Q1的y值相对于初始图像中心点Q0的y值是增大的，则Y偏为负值；若特征点E1和特征点E2均位于第一象限，则X偏和Z偏均为负值；若特征点E1和特征点E2均位于第二象限，则X偏为正值，Z偏为负值；若特征点E1和特征点E2均位于第三象限，则X偏和Z偏均为正值；若特征点E1和特征点E2均位于第四象限，则X偏为负值，Z偏为正值；若下一帧图像中心点Q1的y值相对于初始图像中心点Q0的y值是减小的，则Y偏为正值；若特征点E1和特征点E2均位于第一象限，则X偏和Z偏均为正值；若特征点E1和特征点E2均位于第二象限，则X偏为负值，Z偏为正值；若特征点E1和特征点E2均位于第三象限，则X偏和Z偏均为负值；若特征点E1和特征点E2均位于第四象限，则X偏为正值，Z偏为负值。

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