立體視覺在結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用

(廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

一、基本原理

(1)立體視覺測量是利用兩臺(tái)攝像機(jī)從不同角度對空間物體進(jìn)行圖像采集，根據(jù)視差原理能夠得到空間物體的三維坐標(biāo)[1]。

(2)利用圖像分析技術(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析追蹤兩幅圖像和進(jìn)行精確匹配，最終得到結(jié)構(gòu)檢測點(diǎn)的三維坐標(biāo)[2]。

圖1 立體視覺系統(tǒng)及標(biāo)定板

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)棋盤格標(biāo)定板。一個(gè)棋盤格為25mm*25mm。

(2)攝像機(jī)2臺(tái)。攝像機(jī)參數(shù) CCD尺寸，CCD靶面尺寸1/4″，有著很好的成像效果，支持PAL和NTSC這兩種制式，實(shí)際焦距為f=5.6-95.2mm，焦距29.3-499mm，光圈F1.9-F16，濾鏡直徑77mm，液晶屏、取景器尺寸3.5英寸，對焦范圍廣角：50mm-無窮遠(yuǎn)，快門速度在1/32-1/2000秒之間。

(3)實(shí)驗(yàn)對象為橋梁結(jié)構(gòu)。

圖2 單反相機(jī)

圖3 橋梁結(jié)構(gòu)模型

圖4 圖像分析技術(shù)示意圖

三、實(shí)驗(yàn)方法和步驟

(1)先通過兩個(gè)攝像機(jī)拍攝標(biāo)定板，可以拍攝大概數(shù)量的標(biāo)定照片[3]。

(2)利用上面算法對立體視覺系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，并用非線性最小二乘法優(yōu)化測量系統(tǒng)，確定攝像機(jī)的位置。

(3)通過攝像機(jī)對被測物體進(jìn)行光學(xué)測量，并把圖像傳到控制電腦中進(jìn)行分析，可以看到，布置好儀器即可進(jìn)行三維坐標(biāo)測量[4]。

四、誤差分析

首先對實(shí)驗(yàn)中圖像相關(guān)技術(shù)測量誤差來源及控制進(jìn)行介紹，其次根據(jù)在靜載和動(dòng)載實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用分別進(jìn)行分析，在靜載實(shí)驗(yàn)部分根據(jù)不同材料力學(xué)性質(zhì)和測量參數(shù)的側(cè)重點(diǎn)不同。

五、結(jié)論

本文通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工激勵(lì)，采用立體視覺測量結(jié)構(gòu)，并對圖像進(jìn)行灰度相關(guān)性分析和立體匹配，最后得到結(jié)構(gòu)在人工激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)的空間三維坐標(biāo)點(diǎn)，立體視覺抗干擾能力強(qiáng)，立體視覺測量只要攝像機(jī)以及控制電腦，在光線比較暗的環(huán)境下需要燈光，測量系統(tǒng)準(zhǔn)備工作簡單，是一種可靠的精度高的結(jié)構(gòu)測量技術(shù)。