專利名稱：遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法和所用裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝影測量術(shù)，尤其涉及使用攝影器材遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法和所用裝備。
背景技術(shù)：
針對大型建筑物整體沉降和其部分結(jié)位移的監(jiān)測，現(xiàn)有技術(shù)通過加速度傳感器、位移傳感器監(jiān)測并得到位移數(shù)據(jù)。近年來隨著GPS (全球定位系統(tǒng))硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，利用動態(tài)GPS技術(shù)監(jiān)測高聳結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性也開始得到應(yīng)用。但是現(xiàn)有技術(shù)借助加速度傳感器或位移傳感器的方式，受到建筑物結(jié)構(gòu)外部環(huán)境的限制，有時無法正常使用。利用動態(tài)GPS技術(shù)監(jiān)測高聳結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，還受到如多路徑效應(yīng)，衛(wèi)星可視性條件，衛(wèi)星幾何圖形強(qiáng)度變化，區(qū)域電子干擾等諸多因素的影響致使其效能降低。同時，使用GPS的成本較高，不經(jīng)濟(jì)。中國專利“ ZLO1129069 ”名為“多目標(biāo)大型結(jié)構(gòu)二維位移遠(yuǎn)程測量方法及其設(shè)備” 是通過激光束的方法，基準(zhǔn)單元發(fā)出特定波長的激光束到固定在被測結(jié)構(gòu)上的靶臺單元的靶面；靶臺單元用其中的CCD (電荷耦合二極管)器件攝錄所述激光束，并對所述激光束的二維位置和形狀進(jìn)行數(shù)字化處理，然后將這些數(shù)字信號用微波傳送到主控機(jī)單元；主控機(jī)單元對所接收的數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，并根據(jù)解調(diào)的數(shù)字信號計算出所述結(jié)構(gòu)的二維位移， 再對所述激光束的二維位置和形狀進(jìn)行數(shù)字化處理，并根據(jù)解調(diào)的數(shù)字信號計算出所述結(jié)構(gòu)的二維位移。該方案解決了現(xiàn)有技術(shù)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測大型結(jié)構(gòu)位移的問題，但該方案采用了激光，如果空氣中干擾物過多，勢必影響激光傳播，進(jìn)而影響監(jiān)測效果。而且該方案的有調(diào)制與解調(diào)過程，也會產(chǎn)生較大測量誤差。中國專利“ZL00204386”名為“結(jié)構(gòu)豎向相對位移自動測量裝置”則是提供了一種用于自動測量土木工程基礎(chǔ)不均勻沉降和其他相對豎向位移的儀器裝置，該裝置利用液體液面的水平性質(zhì)，通過一組安裝在建筑物(或構(gòu)筑物)基礎(chǔ)上的連通管道，由不同位置的液面標(biāo)高，計算基礎(chǔ)的不均勻沉降和相關(guān)豎向位移。各測量點上液面的標(biāo)高，可在現(xiàn)場直接讀出，也可采用在液面附近加電阻器件的方法，通過電路遠(yuǎn)距離監(jiān)測。該方案解決了現(xiàn)有技術(shù)的大型結(jié)構(gòu)的豎向位移或沉降的監(jiān)測問題，但不能監(jiān)測其橫向位移，不適用于高層建筑橫向位移的監(jiān)測。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法和所用裝備，解決了現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)測建筑物(或構(gòu)筑物)位移導(dǎo)致成本過高、不易實現(xiàn)和精度不夠等問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案是，一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移方法，基于包括工業(yè)數(shù)碼相機(jī)和計算機(jī)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移裝備，實施如下步驟
A.在離被監(jiān)測建筑物距離d處放置好工業(yè)數(shù)碼相機(jī)，調(diào)節(jié)所述數(shù)碼相機(jī)、選定被監(jiān)測建筑物上的觀測點；
B.用安裝在所述計算機(jī)內(nèi)的模板匹配模塊標(biāo)定此時數(shù)碼相機(jī)成像的像素與實際距離的比例值，設(shè)定數(shù)碼相機(jī)采樣周期；
C.用工業(yè)數(shù)碼相機(jī)攝取被監(jiān)測建筑物上觀測點的圖像，將該觀測點的圖像傳送至計算機(jī)中；
D.所述模板匹配模塊對觀測點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在該計算機(jī)中；
E.所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)按計算機(jī)送來的采樣周期指令，連續(xù)、循環(huán)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，送到計算機(jī)中；
F.所述計算機(jī)中的模板匹配模塊依次對步驟E中攝取的圖像處理后，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也得到該監(jiān)測建筑物水平和/或垂直的位移值。所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)只是將圖像的灰度值送至計算機(jī)中，其采用無線或有線方式與所述計算機(jī)交互信息。所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)包括帶前端放大鏡頭和相機(jī)機(jī)身，該前端放大鏡頭是長焦鏡頭。在所述步驟C中“所述計算機(jī)中的模板匹配軟件地對所述目標(biāo)點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在計算機(jī)中”還包括如下步驟
Cl.截取圖像中的目標(biāo)點部分，進(jìn)行基于偽隨機(jī)序列的圖像處理，得到分布均勻的子像素點，即為模板點圖像，存貯在計算機(jī)中；
C2.基于相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)采樣所述目標(biāo)點子像素點的鄰域，進(jìn)行穩(wěn)定性分析。在步驟C2中所述的“目標(biāo)點子像素點的鄰域”包括3X3和/或5X5區(qū)域。所述偽隨機(jī)序列包括Halton序列、Sobol序列、Faure序列和Niederreiter序列等。步驟F所述的“所述計算機(jī)中的模板匹配模塊依次對步驟E中攝取的圖像處理后， 與預(yù)選存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即而得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也即得到該監(jiān)測建筑物的水平和/或垂直的位移值”還包括如下步驟
Fl.確定步驟E中攝取的圖像中的觀測點的圖像坐標(biāo)，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像中的同一觀測點的圖像坐標(biāo)進(jìn)行比較，得出兩者間的像素差；
F2.步驟B中標(biāo)定的像素與實際距離的比例值，計算出被監(jiān)測建筑物的水平和垂直位移值。以上涉及“模板匹配”的概念是要判定搜索圖像中是否存在某一目標(biāo)物，可以實現(xiàn)將該目標(biāo)物從標(biāo)準(zhǔn)圖像中分割出來，以矩陣形式表示成代表該目標(biāo)物的樣板，該樣板就稱為模板。根據(jù)該模板與一副圖像的各部分的相識度，判定其是否存在，并求得目標(biāo)物在圖像中的位置，這一操作就叫模板匹配。模板匹配最基本的方法是通過“相關(guān)函數(shù)”找到它在被搜索圖像中的坐標(biāo)位置。在計算“相關(guān)函數(shù)”的基礎(chǔ)上，又提出了“歸一化的自相關(guān)函數(shù)”，可以達(dá)到更精確的匹配，提高匹配過程中的冗余性。因為模板匹配計算量大，所以轉(zhuǎn)而進(jìn)行目標(biāo)物特征(特征點)的匹配。特征點包括邊緣點、交界點和拐點等。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，包括工業(yè)數(shù)碼相機(jī)、計算機(jī)和設(shè)置在該計算機(jī)內(nèi)的模板匹配模塊；所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)電連接至計算機(jī)；用所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，并將所述圖像傳送至計算機(jī)中。所述計算機(jī)通過位于其內(nèi)的模板匹配模塊控制工業(yè)數(shù)碼相機(jī)采集被觀測點圖像的頻率，并對采樣得到的圖像進(jìn)行處理，與預(yù)先處理和貯存的目標(biāo)點模板圖像比較和計算，繼而顯示或輸出被監(jiān)測建筑的水平和/或垂直的位移值和/或圖像。所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)包括帶前端放大鏡頭和相機(jī)機(jī)身，該前端放大鏡頭是長焦鏡頭。所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)電連接至計算機(jī)的方式包括有線或無線方式。所述裝備還包括選擇性安裝在被監(jiān)測建筑物上、作為觀測點的點發(fā)光體，該點發(fā)光體包括LED燈。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明的方法和所用裝備，可在遠(yuǎn)距離非接觸的情況下監(jiān)測結(jié)構(gòu)的位移、測量精度高；能夠?qū)崟r顯示結(jié)構(gòu)物的位移變形，并可對所得的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理；具有高采樣率?？筛鶕?jù)實際需求調(diào)節(jié)采樣頻率，目前該系統(tǒng)所用的エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)采樣頻率可高達(dá)60Hz，比GPS要高很多。整個系統(tǒng)組成簡單，重量輕，攜帶方便；價格低。相對于激光掃描儀、高精度GPS等，該裝置價格要低很多，且操作簡單。


圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法和所用裝備之優(yōu)選實施例中裝備的結(jié)構(gòu)示意的圖2是所述優(yōu)選實施例的工作流程示意圖； 圖3是所述優(yōu)選實施例的模板匹配模塊的工作流程示意圖； 圖4是本發(fā)明之優(yōu)選實施例中用于監(jiān)測h高度的高層建筑物的使用示意圖； 圖5是本發(fā)明之優(yōu)選實施例用于監(jiān)測橋梁時的使用示意圖。
具體實施方式
下面，結(jié)合附圖所示之優(yōu)選實施例進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。參見圖1至5，本發(fā)明的優(yōu)選實施是ー種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移方法，基于包括エ 業(yè)數(shù)碼相機(jī)和計算機(jī)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移裝備，實施如下步驟
A.在離被監(jiān)測建筑物距離d處放置好エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1，調(diào)節(jié)所述數(shù)碼相機(jī)1、選定被監(jiān)測建筑物上的觀測點；
B.用安裝在所述計算機(jī)2內(nèi)的模板匹配模塊21標(biāo)定此時數(shù)碼相機(jī)1成像的像素與實際距離的比例值，設(shè)定數(shù)碼相機(jī)1采樣周期；
C.用エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1攝取被監(jiān)測建筑物上觀測點的圖像，將該觀測點的圖像傳送至計算機(jī)2中；
D.所述模板匹配模塊21對觀測點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在該計算機(jī)2
中；
Ε.所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1按計算機(jī)2送來的采樣周期指令，連續(xù)、循環(huán)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，送到計算機(jī)2中；
F.所述計算機(jī)2中的模板匹配模塊21依次對步驟E中攝取的圖像處理后，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也得到該監(jiān)測建筑物上部的水平和/或垂直的位移值。所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1只是將圖像的灰度值送至計算機(jī)2中。所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1包括帶前端放大鏡頭11和相機(jī)機(jī)身12，該前端放大鏡頭11 是長焦鏡頭。該エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1采用無線或有線方式與所述計算機(jī)2交互信息。所述步驟C中“所述計算機(jī)2中的模板匹配軟件地對所述目標(biāo)點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在計算機(jī)2中”還包括如下步驟
Cl.截取圖像中的目標(biāo)點部分，進(jìn)行基于偽隨機(jī)序列的圖像處理，得到分布均勻的子像素點，即為模板點圖像，存貯在計算機(jī)中；
C2.基于相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)采樣所述目標(biāo)點子像素點的鄰域，進(jìn)行穩(wěn)定性分析。步驟C2中所述的“目標(biāo)點子像素點的鄰域”包括3X3和/或5X5區(qū)域。所述偽隨機(jī)序列包括Halton序列、Sobol序列、Faure序列禾ロ Niederreiter序列。步驟F所述的“所述計算機(jī)2中的模板匹配模塊21依次對步驟E中攝取的圖像處理后，與預(yù)選存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即而得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也即得到該監(jiān)測建筑物的水平和/或垂直的位移值”還包括如下步驟
Fl.確定步驟E中攝取的圖像中的觀測點的圖像坐標(biāo)，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像中的同ー觀測點的圖像坐標(biāo)進(jìn)行比較，得出兩者間的像素差；
F2.步驟B中標(biāo)定的像素與實際距離的比例值，計算出被監(jiān)測建筑物的水平和/或垂直位移值。以上涉及“模板匹配”的概念是要判定搜索圖像中是否存在某一目標(biāo)物，可以實現(xiàn)將該目標(biāo)物從標(biāo)準(zhǔn)圖像中分割出來，以矩陣形式表示成代表該目標(biāo)物的樣板，該樣板就稱為模板。根據(jù)該模板與一副圖像的各部分的相識度，判定其是否存在，并求得目標(biāo)物在圖像中的位置，這ー操作就叫模板匹配。模板匹配最基本的方法是通過“相關(guān)函數(shù)”找到它在被搜索圖像中的坐標(biāo)位置。在計算“相關(guān)函數(shù)”的基礎(chǔ)上，又提出了“歸ー化的自相關(guān)函數(shù)”，可以達(dá)到更精確的匹配，提高匹配過程中的冗余性。因為模板匹配計算量大，所以轉(zhuǎn)而進(jìn)行目標(biāo)物特征(特征點)的匹配。特征點包括邊緣點、交界點和拐點等。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，包括エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1、計算機(jī)2和設(shè)置在該計算機(jī)2內(nèi)的模板匹配模塊21 ；所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1電連接至計算機(jī)2 ；用所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，并將所述圖像傳送至計算機(jī)2中。所述計算機(jī)2通過位于其內(nèi)的模板匹配模塊21控制エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1采集被觀測點圖像的頻率，并對采樣得到的圖像進(jìn)行處理，與預(yù)先處理和貯存的目標(biāo)點模板圖像比較和計算，繼而顯示或輸出被監(jiān)測建筑的水平和/或垂直的位移值或圖像。所述エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1包括帶前端放大鏡頭11和相機(jī)機(jī)身12，該前端放大鏡頭11 是長焦鏡頭。該エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)1電連接至計算機(jī)2的方式包括有線或無線方式。該實施例的裝備還包括選擇性安裝在被監(jiān)測建筑物上、作為觀測點的點發(fā)光體， 該點發(fā)光體包括LED燈。實際應(yīng)用中影響本裝置測量精度的因素主要包括以下幾點
1)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)像素。這是影響精度的最直接因素，像素越高，實際分辨率越高，測量精度也就越高。然而，像素越高意味著成本越高。2)鏡頭放大倍率。這個影響因素和像素道理一祥。可根據(jù)實際需求合理選擇前端鏡頭11。3)測量距離。觀測點與鏡頭的距離越遠(yuǎn)，每個像素代表的實際長度就越大，實際精度就越低。例如，相機(jī)的像素為對58 (水平)X2058 (垂直)，假使在100米遠(yuǎn)距離垂直方向?qū)嶋H距離是400毫米，那么系統(tǒng)在垂直方向上的實際分辨率就是400/2048 = 0. 19毫米
7/每個像素點；在200米遠(yuǎn)距離實際分辨率就是2X400/2048 = 0. 38毫米/每個像素點。對策在實際測量中，使觀測點與鏡頭直接的距離盡量縮小。4)測量角度。如果觀測點所要測量的運動方向與鏡頭的夾角太小，根據(jù)三角關(guān)系變換之后誤差就相當(dāng)大。(在測量高層建筑物吋，因為電視塔高度太高，數(shù)碼相機(jī)仰角太大， 與垂直方向的夾角太小，導(dǎo)致這個方向的測量誤差非常大。所以，測量中垂直方向的數(shù)據(jù)不用)對策在實際測量中，使觀測點所要測量的運動方向盡可能與鏡頭垂直。5)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)固定方式。如果固定的不好，數(shù)碼相機(jī)本身發(fā)生移動，將直接導(dǎo)致錯誤的測量結(jié)果。對策對于長期監(jiān)測，可做固定墩的方式將エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)固定在ー個地方；對于臨時測量，可利用沙袋等固定三腳架。6)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)周圍環(huán)境。附近如果有車輛或者較重的移動物，都可以使數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)生振動從而増大測量誤差；陣風(fēng)是另外ー個很大影響因素。對策盡量遠(yuǎn)離道路，較少周圍交通因素影響；盡量找避風(fēng)的地方固定相機(jī)，或者尋找其他擋風(fēng)設(shè)備。7)觀測點與周圍環(huán)境對比度。由于觀測點周圍環(huán)境也可能產(chǎn)生變換，從而改變了觀測點與周圍環(huán)境的對比度，這樣可能造成系統(tǒng)識別不到觀測點的情況或者找錯觀測點。為此，可在監(jiān)測的建筑物選擇性安點發(fā)光體作為觀測點，例如LED燈，提高測量精痤度。使用點發(fā)體如LED燈等作標(biāo)靶，使觀測點可以與周圍環(huán)境區(qū)分開，便于匹配。8)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)與觀測點之間環(huán)境光線變化。在多次測量中，發(fā)現(xiàn)光線變化也可以影響測量結(jié)果，特別是一整天的測量中，如果太陽光直接對著鏡頭影響較大。對策盡量不把エ業(yè)數(shù)碼攝像機(jī)和鏡頭直接暴露的太陽光中測量，盡量使鏡頭與觀測點直接的光線保持不變。9)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)與目標(biāo)點之間環(huán)境濕度影響。鏡頭與觀測點之間空氣濕度的變化也會引起測量誤差，特別是在地面測量吋，上午隨著氣溫的升高地面水蒸氣上升的時候。對策盡量避開。10)エ業(yè)數(shù)碼相機(jī)與觀測點之間環(huán)境灰塵等影響。鏡頭與目標(biāo)點之間空氣中如果灰塵太多也會引起測量誤差。對策盡量避開。本發(fā)明方法試用于監(jiān)測深圳證券交易所的施工、監(jiān)測香港青馬大橋橋面垂直方向位移、香港汀久大橋斜拉索水平位移，均能正確反映結(jié)構(gòu)的實際位移情況。在監(jiān)測廣州塔吋，同時運用了 GPS對其進(jìn)行位移監(jiān)測。經(jīng)過數(shù)據(jù)比較，在時域上，GPS由于自身的缺陷，存在不規(guī)則噪音，利用本發(fā)明方法可以校核去除這些不規(guī)則噪音，得到更為合理的測量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，基于包括工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)和計算機(jī)(2)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，其特征在于包括如下步驟A.在離被監(jiān)測建筑物距離d處放置好工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)，調(diào)節(jié)所述數(shù)碼相機(jī)(1)、選定被監(jiān)測建筑物上的觀測點；B.用安裝在所述計算機(jī)(2)內(nèi)的模板匹配模塊(21)標(biāo)定此時數(shù)碼相機(jī)(1)成像的像素與實際距離的比例值，設(shè)定數(shù)碼相機(jī)(1)采樣周期；C.用工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)攝取被監(jiān)測建筑物上觀測點的圖像，將該觀測點的圖像傳送至計算機(jī)(2)中；D.所述模板匹配模塊(21)對觀測點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在該計算機(jī) ⑵中；E.所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)按計算機(jī)(2)送來的采樣周期指令，連續(xù)、循環(huán)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，送到計算機(jī)(2)中；F.所述計算機(jī)(2)中的模板匹配模塊(21)依次對步驟E中攝取的圖像處理后，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值， 也得到該監(jiān)測建筑物水平和/或垂直的位移值。
2.按照權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，其特征在于 所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)只是將圖像的灰度值送至計算機(jī)(2)中。
3.按照權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移方法，其特征在于所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)包括帶前端放大鏡頭(11)和相機(jī)機(jī)身(12)，該前端放大鏡頭 (11)是長焦鏡頭。
4.按照權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，其特征在于 所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)采用無線或有線方式與所述計算機(jī)(2 )交互信息。
5.按照權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，其特征在于所述步驟C中“所述計算機(jī)(2)中的模板匹配軟件地對所述目標(biāo)點的圖像處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯在計算機(jī)(2)中”還包括如下步驟Cl.截取圖像中的目標(biāo)點部分，進(jìn)行基于偽隨機(jī)序列的圖像處理，得到分布均勻的子像素點，即為模板點圖像，存貯在計算機(jī)中；C2.基于相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)采樣所述目標(biāo)點子像素點的鄰域，進(jìn)行穩(wěn)定性分析。
6.按照權(quán)利要求5所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，其特征在于 步驟C2中所述的“目標(biāo)點子像素點的鄰域”包括3 X 3和/或5 X 5區(qū)域。
7.按照權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的方法，其特征在于步驟F所述的“所述計算機(jī)(2)中的模板匹配模塊(21)依次對步驟E中攝取的圖像處理后，與預(yù)選存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即而得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也即得到該監(jiān)測建筑物的水平和/或垂直的位移值”還包括如下步驟Fl.確定步驟E中攝取的圖像中的觀測點的圖像坐標(biāo)，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像中的同一觀測點的圖像坐標(biāo)進(jìn)行比較，得出兩者間的像素差；F2.步驟B中標(biāo)定的像素與實際距離的比例值，計算出被監(jiān)測建筑物的水平和/或垂直位移值。
8.一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，其特征在于包括工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)、計算機(jī)(2)和設(shè)置在該計算機(jī)(2)內(nèi)的模板匹配模塊(21)；所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)電連接至計算機(jī)(2);用所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，并將所述圖像傳送至計算機(jī)(2)中；所述計算機(jī)(2 )通過位于其內(nèi)的模板匹配模塊(21)控制工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)采集被觀測點圖像的頻率，并對采樣得到的圖像進(jìn)行處理，與預(yù)先處理和貯存的目標(biāo)點模板圖像比較和計算，繼而顯示或輸出被監(jiān)測建筑的水平和/或垂直的位移值和/或圖像。
9.按照權(quán)利要求8所述遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，其特征在于所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)包括帶前端放大鏡頭(11)和相機(jī)機(jī)身(12)，該前端放大鏡頭 (11)是長焦鏡頭。
10.按照權(quán)利要求8所述遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，其特征在于 所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)(1)電連接至計算機(jī)(2)的方式包括有線或無線方式。
11.按照權(quán)利要求8所述遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，其特征在于還包括選擇性安裝在被監(jiān)測建筑物上、作為觀測點的點發(fā)光體，該點發(fā)光體包括LED燈。
全文摘要
一種遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移方法，基于包括工業(yè)數(shù)碼相機(jī)和計算機(jī)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測建筑物位移的裝備，在離被監(jiān)測建筑物距離d處放置好工業(yè)數(shù)碼相機(jī),選定被監(jiān)測建筑物上的觀測點；標(biāo)定此時數(shù)碼相機(jī)成像的像素與實際距離的比例值和采樣周期；攝取觀測點的圖像，傳送至計算機(jī)中；對其處理為目標(biāo)點模板圖像后存貯；所述工業(yè)數(shù)碼相機(jī)連續(xù)、循環(huán)攝取被監(jiān)測建筑的觀測目標(biāo)點的圖像，送到計算機(jī)中；計算機(jī)依次對攝取的圖像處理后，與預(yù)先存貯的目標(biāo)點模板圖像進(jìn)行比較和計算，即得到被測目標(biāo)點的水平和/或垂直的位移值，也得到該監(jiān)測建筑物上部的水平和/或垂直的位移值。本發(fā)明的有益效果是可以在遠(yuǎn)距離、非接觸的條件下，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行位移監(jiān)測、測量精度高；裝備攜帶方便且成本低。
文檔編號G01C11/00GK102589523SQ20111000420
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者余智偉, 倪一清, 韋大同 申請人:香港理工大學(xué)深圳研究院