专利名称：一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法
一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法技术领域
本发明属于工业自动化测量技术领域，涉及图像识别和强夯工程监测，尤其涉及 基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法。
背景技术：
强夯法又称动力固结法(Dynamic Consolidation)，是一种处理软弱土地基的加 固方法。它是20世纪60年代末由法国工程师Louis开发并创用的。它利用起重设备将夯 锤(8 40t)提升到很大高度(10 40m)，然后使夯锤自由下落，以很大冲击能量(500 8000KN · m)作用在地基上，在土中产生很大的冲击波，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基 压密，从而提高地基的强度，减少沉降，消除湿陷性，膨胀性，提高抗液化能力。
强夯法现今已广泛的应用于机场跑道和电站水坝、水库等基础工程的地基加固工 程。目前，强夯工程施工数据测量以及工程现场监测几乎采用的人工测量方式。人工测量 方法造成工程质量参数可信度降低，施工人员也容易偷工减料，从而造成工程质量无法控 制和经济损失。发明内容
本发明提供一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法，该方法基于双目测 距原理，采用图像识别技术，以两台摄像机(即双目方式)对夯锤目标进行实时摄像、跟踪 和定位，使得在非接触的形式下对夯锤行程进行测量，通过一定的计算实现强夯施工参数 的自动测量，从而提高了强夯工程的监测效率，保证了工程施工质量。
一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法，如图2所示，包括以下步骤
步骤1 在强夯机强夯过程中，同时采用两台摄像仪以相同的采样频率分别对夯 锤行程范围进行摄像，将采集到的两个图像序列以有线或无线的方式发送到数据处理计算 机。其中两台摄像仪安装于固定支架上不同的高度位置，两台摄像仪镜头之间的距离为H ； 两台摄像仪距离夯锤起落行程的距离为S ；安装摄像仪时应保证夯锤的整个起落行程均在 且摄像范围内。
步骤2:图像处理。
数据处理计算机将第一摄像仪采集的图像序列依次进行RGB格式转换成灰度格 式、中值滤波和差分处理，得到运动目标图像序列，即夯锤图像序列；再对夯锤图像序列进 行二值化处理，得到二值化夯锤图像序列，计算二值化夯锤图像序列中的每一幅图像中夯 锤几何中心与整个图像几何中心之间的距离hr，得到hi'的序列值。同样地，数据处理 计算机将第二摄像仪采集的图像序列依次进行RGB格式转换成灰度格式、中值滤波和差分 处理，得到运动目标图像序列，即夯锤图像序列；再对夯锤图像序列进行二值化处理，得到 二值化夯锤图像序列，计算二值化夯锤图像序列中的每一幅图像中夯锤几何中心与整个图 像几何中心之间的距离h2'，得到h2'的序列值。
步骤3 根据双目测距原理，如

图1所示，由同一采样时刻下hi ‘的序列值和h2'的序列值计算该采样时刻下夯锤至第一摄像仪镜头竖直方向的距离hi的值和夯锤至第二 摄像仪镜头竖直方向的距离h2的值，进而得到hi的序列值和h2的序列值。其中
权利要求
1.一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法，包括以下步骤步骤1 在强夯机强夯过程中，同时采用两台摄像仪以相同的采样频率分别对夯锤行 程范围进行摄像，将采集到的两个图像序列以有线或无线的方式发送到数据处理计算机。 其中两台摄像仪安装于固定支架上不同的高度位置，两台摄像仪镜头之间的距离为H;两 台摄像仪距离夯锤起落行程的距离为S ；安装摄像仪时应保证夯锤的整个起落行程均在且 摄像范围内；步骤2:图像处理；数据处理计算机将第一摄像仪采集的图像序列依次进行RGB格式转换成灰度格式、中 值滤波和差分处理，得到运动目标图像序列，即夯锤图像序列；再对夯锤图像序列进行二值 化处理，得到二值化夯锤图像序列，计算二值化夯锤图像序列中的每一幅图像中夯锤几何 中心与整个图像几何中心之间的距离hi'，得到hi'的序列值；同样地，数据处理计算机将第二摄像仪采集的图像序列依次进行RGB格式转换成灰度 格式、中值滤波和差分处理，得到运动目标图像序列，即夯锤图像序列；再对夯锤图像序列 进行二值化处理，得到二值化夯锤图像序列，计算二值化夯锤图像序列中的每一幅图像中 夯锤几何中心与整个图像几何中心之间的距离h2'，得到h2'的序列值；步骤3:根据双目测距原理，由同一采样时刻下hi'的序列值和h2'的序列值计算该 采样时刻下夯锤至第一摄像仪镜头竖直方向的距离hi的值和夯锤至第二摄像仪镜头竖直 方向的距离h2的值，进而得到hi的序列值和h2的序列值；其中C Ul'C UO'ri TT而S= 二 ，其中fl为第一摄像仪的镜头焦距，f2为第二 11ι211 · π2 -ι2 · π 1摄像仪的镜头焦距，H为两台摄像仪镜头之间的距离，S为两台摄像仪距离夯锤起落行程的距离；步骤4 计算强夯工程监测结果，包括夯锤起落过程中的最高牵引高度Hmax和夯锤有效 强夯次数C;夯锤一次起落行程过程中，由步骤3得到的hi或h2的最大值和最小值的差值就是夯 锤该次起落行程过程的最高牵引高度Hmax ；若夯锤一次起落行程过程中的最高牵引高度Hmax 超过强夯工程要求的有效牵引高度时，则夯锤有效强夯次数C加一；若夯锤一次起落行程 过程中的最高牵引高度Hmax不超过强夯工程要求的有效牵引高度H时，则夯锤该次起落行 程无效，即夯锤有效强夯次数C不变。
2.根据权利要求1所述的基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法，其特征在于， 所述两台摄像仪的采样频率应不低于4Hz。
全文摘要
一种基于双目测距原理的强夯工程自动监测方法，属于工业自动化测量技术领域。在强夯过程中，同时采用两台摄像仪采集夯锤行程图像，由数据处理计算机对两个图像序列进行灰度转换、中值滤波和差分处理得到运动目标图像，再对运动目标图像进行二值化处理并提取相关图像尺寸，由提取的图像相关尺寸结合双目测距原理计算夯锤行程过程的相关距离，最后计算包括夯锤起落过程中的最高牵引高度Hmax和夯锤有效强夯次数C的强夯工程监测结果。本发明基于双目测距原理，采用图像处理技术，实现强夯工程中包括夯锤外形识别、夯锤牵引高度和有效强夯次数统计的自动监测。有效降低了强夯工程监理人员的劳动强度和出错概率，对于确保强夯工程质量和施工进度具有很强的实用性。
文档编号G01C3/00GK102032897SQ201010530020
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者刘财华, 张鲁渝, 曹定国, 陈小平 申请人:电子科技大学