系， 若在最近距离Da处αΑ<β，则取D = Da; 若在最近距离Da处αΑ>β，最远距离Db处αΒ < β，则取Da<D<Db; 若在最远距离Db处αΒ>β，则取D = Db; 设远程摄影设备的水平旋转角度为Φ，与闪号间隔AG之间的转换关系为：其中，R为核安全壳半径，Gaii为核安全壳总冈数； 设远程摄影设备的最大水平旋转角度为切〇，安全壳可测闪号范围[Ga，b]，对应闪号间隔 为Δ Go，应设站数为N，第i个设站点对应的冈号为Gi，i = 1，2···，N，则：将摄影站点设置在距安全壳表面距离为D，闪号为，以安全壳底面圆心为原点，X轴 与0冈方向重合，Y轴垂直于X轴，Z轴竖直向上，建立安全壳直角坐标 系，则设站点位(X，Y)为：步骤1.3，根据步骤1.2所得结果，放样最佳摄站点位； 步骤2，远程自动摄影数据采集，包括进行远程摄影设备的定向，远程摄影设备的标定， 由远程摄影设备获取安全壳外观影像，通过无线网络将影像实时传输至主控端，主控端通 过无线网络传输向摄影设备发送作业指令； 所述远程摄影设备的定向实现方式如下， 利用激光测距仪测量摄影设备至觇标的距离，使觇标处于相机视野中，拍摄获取影像， 觇标进行特征提取，计算觇标中心像素坐标，结合摄影距离计算相机主光轴方向与觇标中 心方向的夹角α，控制云台旋转角度α，使相机主光轴照准觇标中心，完成定向，其中，V为像片中心与觇标中心像素距离，U为物方距离，D为摄影距离，f为像距； 步骤3,影像数据处理，包括对获得的影像数据进行处理，得到安全壳外观全景展开图 和缺陷信息。2. 根据权利要求1所述核电站安全壳远程外观检查测量方法，其特征在于:所述远程摄 影的二维起止方向确定方式如下， 水平起止方向为其中识为水平旋转范围； 设在架设点处，安全壳顶的仰角为α，安全壳高度为H，核安全壳可检测部分起始高度为 hA，远程摄影设备架设高度为hB，远程摄影设备的最大仰角为β，应设定的竖直起始仰角为Θ， 则：竖直起止方向为（θ，0)。3. 根据权利要求1所述核电站安全壳远程外观检查测量方法，其特征在于:所述远程摄 影的二维旋转间隔确定方式如下， 设相机传感器尺寸为aXb，焦距为f，一幅影像的水平向拍摄范围为w，航带间重叠度至 少为20 %，航带间水平向旋转角度为Ω，则：式中，m为设站点与安全壳表面的最远距离，d为像距， 镜头的物距m、像距d与焦距f的关系为设一幅影像的竖向拍摄范围为h，相邻影像间的竖向重叠度为20%，拍摄瞬间仰角为ε， 相邻影像间的竖向旋转角度为γ，则：得到水平向旋转间隔Ω和竖向旋转间隔γ。4. 根据权利要求1或2或3所述核电站安全壳远程外观检查测量方法，其特征在于:所述 远程摄影设备的标定实现方式如下， 设置多个控制点建设标定场，使用三脚架将全站仪、远程摄影设备和觇标成三角形架 设;利用摄影设备的定向功能，使摄影设备上的相机照准觇标中心，得到云台零方向与ΒΑ方 向的夹角β，其中点Α为全站仪观测觇标中心点，点Β为棱镜中心点，并量取云台旋转中心高 度;将摄影设备替换为棱镜架设在脚架上，利用全站仪观测觇标A和棱镜B，反算BA方向与全 站仪X轴方向的夹角α;使全站仪旋转至360°-α+β并置为零方向，重新观测棱镜B，量取棱镜 高度;观测多个控制点得到其物方坐标，并通过平移将其改化至云台坐标系下;使云台旋转 至零方向，控制相机拍摄包含多个控制点的影像，利用多个控制点的像方坐标和在云台坐 标系下的物方坐标，通过摄影测量中后方交会基本原理，计算得到相机外方位元素，获取相 机相对于云台的三维位置和姿态，标定完成。5. -种核电站安全壳远程外观检查测量系统，其特征在于:包括以下模块， 摄影方案预设计模块，包括以下子模块， 第一子模块，用于输入安全壳可测冈号范围（G1，G2)和安全壳表面垂直向距离范围 [Da，b]; 第二子模块，用于生成最佳摄站点位和摄影方案，包括根据安全壳可测闪号范围 [Ga，b]、安全壳表面垂直向距离范围[Da，b]和半径参数R，计算远程摄影的最佳设站点位，确 定二维起止方向和二维旋转间隔;所述二维起止方向包括水平起止方向和竖直起止方向， 所述二维旋转间隔包括水平向旋转间隔和竖向旋转间隔； 所述远程摄影的最佳设站点位计算方式如下， 计算最佳设站点的点位距离安全壳表面垂直距离D，考虑设站点处安全壳顶的仰角α和 远程摄影设备的最大仰角β之间的关系， 若在最近距离Da处αΑ<β，则取D = Da; 若在最近距离Da处αΑ>β，最远距离Db处αΒ < β，则取Da<D<Db; 若在最远距离Db处αΒ>β，则取D = Db; 设远程摄影设备的水平旋转角度为Φ，与闪号间隔A G之间的转换关系为：其中，R为核安全壳半径，Gaii为核安全壳总冈数； 设远程摄影设备的最大水平旋转角度为，安全壳可测闪号范围[Ga，b]，对应闪号间隔 为Δ Go，应设站数为N，第i个设站点对应的冈号为Gi，i = 1，2···，N，则：将摄影站点设置在距安全壳表面距离为D，闪号为，以安全壳底面圆心为原点，X轴 与0冈方向重合，Y轴垂直于X轴，Z轴竖直向上，建立安全壳直角坐标系，则设站点位(X，Y) 为：第三子模块，用于根据第二子模块所得结果，放样最佳摄站点位； 远程自动摄影数据采集模块，用于进行远程摄影设备的定向，远程摄影设备的标定，由 远程摄影设备获取安全壳外观影像，通过无线网络将影像实时传输至主控端，主控端通过 无线网络传输向摄影设备发送作业指令； 所述远程摄影设备的定向实现方式如下， 利用激光测距仪测量摄影设备至觇标的距离，使觇标处于相机视野中，拍摄获取影像， 觇标进行特征提取，计算觇标中心像素坐标，结合摄影距离计算相机主光轴方向与觇标中 心方向的夹角α，控制云台旋转角度α，使相机主光轴照准觇标中心，完成定向，其中，V为像片中心与觇标中心像素距离，U为物方距离，D为摄影距离，f为像距； 影像数据处理模块，用于对获得的影像数据进行处理，得到安全壳外观全景展开图和 缺陷信息。6. 根据权利要求5所述核电站安全壳远程外观检查测量系统，其特征在于:所述远程摄 影的二维起止方向确定方式如下， 水平起止方向为(-f, f)，其中免为水平旋转范围； 设在架设点处，安全壳顶的仰角为α，安全壳高度为H，核安全壳可检测部分起始高度为 hA，远程摄影设备架设高度为hB，远程摄影设备的最大仰角为β，应设定的竖直起始仰角为Θ， 则：竖直起止方向为（θ，0)。7. 根据权利要求5所述核电站安全壳远程外观检查测量系统，其特征在于:所述远程摄 影的二维旋转间隔确定方式如下， 设相机传感器尺寸为aXb，焦距为f，一幅影像的水平向拍摄范围为w，航带间重叠度至 少为20 %，航带间水平向旋转角度为Ω，则：式中，m为设站点与安全壳表面的最远距离，d为像距， 镜头的物距m、像距d与焦距f的关系为设一幅影像的竖向拍摄范围为h，相邻影像间的竖向重叠度为20%，拍摄瞬间仰角为ε， 相邻影像间的竖向旋转角度为γ，则：得到水平向旋转间隔Ω和竖向旋转间隔γ。8.根据权利要求5或6或7所述核电站安全壳远程外观检查测量系统，其特征在于:所述 远程摄影设备的标定实现方式如下， 设置多个控制点建设标定场，使用三脚架将全站仪、远程摄影设备和觇标成三角形架 设;利用摄影设备的定向功能，使摄影设备上的相机照准觇标中心，得到云台零方向与ΒΑ方 向的夹角β，其中点Α为全站仪观测觇标中心点，点Β为棱镜中心点，并量取云台旋转中心高 度;将摄影设备替换为棱镜架设在脚架上，利用全站仪观测觇标A和棱镜B，反算BA方向与全 站仪X轴方向的夹角α;使全站仪旋转至360°-α+β并置为零方向，重新观测棱镜B，量取棱镜 高度;观测多个控制点得到其物方坐标，并通过平移将其改化至云台坐标系下;使云台旋转 至零方向，控制相机拍摄包含多个控制点的影像，利用多个控制点的像方坐标和在云台坐 标系下的物方坐标，通过摄影测量中后方交会基本原理，计算得到相机外方位元素，获取相 机相对于云台的三维位置和姿态，标定完成。
【专利摘要】本发明提出一种核电站安全壳远程外观检查测量方法及系统，包括摄影方案预设计，生成最佳摄站点位和摄影方案；远程自动摄影数据采集，包括进行远程摄影设备的定向，远程摄影设备的标定，由远程摄影设备获取安全壳外观影像，通过无线网络将影像实时传输至主控端，主控端通过无线网络传输向摄影设备发送作业指令；影像数据处理，得到安全壳外观全景展开图和缺陷信息。本发明围绕核电站安全壳大范围设置多个远程摄影的站点，自动获取高分辨率的安全壳外观影像完成数据采集，360°覆盖安全壳外观全景，支持检查并测量外观缺陷。自动化远程摄影的外业方案在获取安全壳外观高精度全景影像的同时，节省大量人工操作，大幅度提高作业效率，安全可靠。
【IPC分类】G01N21/01, G01N21/952
【公开号】CN105606627
【申请号】CN201610148987
【发明人】徐亚明, 王震, 张涛, 邢诚, 黄晶晶
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月16日