一种校正视觉测量大气折光效应的方法、设备及介质与流程

本发明涉及大气折光效应测量领域，尤其涉及一种校正视觉测量大气折光效应的方法、设备及介质。

背景技术：

1、在室外视觉测量试验中，由于气象条件(温度、湿度、气压、温度梯度等)沿光的传播路径分布不均匀使得光发生折射，导致测量产生折光误差。当测量距离很远的时候，如果不对视觉测量结果进行校正，将会导致很大的测量误差。

2、现有的校正技术方法，通常采用全站仪进行折光效应的矫正。但是，全站仪测量的折光角度并不适用于视觉测量领域，其原因是全站仪采用是的红外光进行测量，而红外光在空气中传播的折光效应较小。视觉测量成像过程中，由于感光元件是感受自然光的光强实现图像采集，而自然光的折光效应比红外光的折光效应更为明显，因此采用全站仪进行校准仍然存在一定误差。

3、而采用人工测量标志物在折光前后位移的方法矫正大气折光，不但费时费力，且人工操作的误差难以避免，测试环境存在局限性，测量与计算结果速度慢。综上所述，目前室外视觉测量试验的大气折光效应矫正还没有很高效、准确的方法。

技术实现思路

1、为了克服现有的视觉测量中大气折光效应难以快速精确校准的问题，本发明提供一种校正视觉测量大气折光效应的方法、设备及介质。

2、本发明提供了一种校正视觉测量大气折光效应的方法，包括：

3、通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像；

4、计算所述第二图像相对于所述第一图像的莫尔条纹周期的放大系数；

5、依据所述放大系数，计算折光角度；

6、依据折光角度以及图像采集设备与二维光栅图案的距离，计算折光位移，并利用所述折光位移对视觉测量进行大气折光效应的校正。

7、作为优选地，所述依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像，具体为：

8、按照预设的光栅周期生成光栅图案；

9、将光栅图案打印成光栅板，并固定在待监测对象的外表面；

10、通过图像采集设备，先后采集包含光栅板在内的第一图像和第二图像。

11、优选地，所述计算所述第二图像相对于所述第一图像的莫尔条纹周期的放大系数，具体为：

12、通过相移法分别获得所述第一图像的第一莫尔条纹，以及所述第二图像的第二莫尔条纹；

13、通过离散傅立叶变换，计算第一莫尔条纹的第一相位分布，以及第二莫尔条纹的第二相位分布：

14、依据第一相位分布计算第一图像的莫尔条纹周期t，依据第二相位分布计算为第二图像的莫尔条纹周期t折光后；

15、所述第二图像相对于所述第一图像的莫尔条纹周期的放大系数n＝t折光后/t。

16、优选地，所述依据折光角度以及图像采集设备与二维光栅图案的距离，计算折光位移，并利用所述折光位移对视觉测量进行大气折光效应的校正，具体为：

17、利用式8计算光栅周期放大倍率m：

18、

19、式中，t是莫尔条纹周期，p为光栅周期，pk为抽样间隔，m是光栅图案周期放大倍率，n是莫尔条纹周期放大倍数；

20、通过式(13)迭代求解折光角度β：

21、

22、其中：l为光栅周期测量段中点到主点位置的垂直距离；v为主距；β为折光角度；δγ光栅周期测量段两端与主点连线之间的夹角；

23、通过式(16)：

24、δ＝uβ                    (16)

25、计算获得折光位移δ，用其对光栅图案位置进行修正，实现折光位移的校正。

26、优选地，所述通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像，具体为：

27、通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的序列图像，其中，所述序列图像是在拍摄第一图像之后，依次间隔拍摄的多张图像；

28、将序列图像中的每一帧依次作为第二图像。

29、本发明还提供了一种校正视觉测量大气折光效应的设备，包括：采集模块、第一计算模块、第二计算模块和校正模块；

30、所述采集模块用于通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像；

31、所述第一计算模块用于计算所述第二图像相对于所述第一图像的莫尔条纹周期的放大系数；

32、所述第二计算模块用于依据所述放大系数，计算折光角度；

33、所述校正模块用于依据折光角度以及图像采集设备与二维光栅图案的距离，计算折光位移，并利用所述折光位移对视觉测量进行大气折光效应的校正。

34、本发明提供了一种终端设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，所述处理器实现上述校正视觉测量大气折光效应的方法。

35、本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述校正视觉测量大气折光效应的方法。

36、本发明的有益效果是：

37、通过拍摄二维光栅图案，计算折光前后光栅的莫尔条纹周期的放大系数，能够直接准确高效的获得大气折光角度，进而对目标物进行折光校正，而不需要额外的参照物就能进行折光效应的改正，相比于传统校正方式更加高效、准确、灵活。可用于气象条件变化复杂、远距离、长时间的监测等各种收折光效应影响的监测场景中，可对大气折光效应进行实时校正。

技术特征：

1.一种校正视觉测量大气折光效应的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种校正视觉测量大气折光效应的方法，其特征在于，所述依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像，具体为：

3.根据权利要求1所述的一种校正视觉测量大气折光效应的方法，其特征在于，所述计算所述第二图像相对于所述第一图像的莫尔条纹周期的放大系数，具体为：

4.根据权利要求1所述的一种校正视觉测量大气折光效应的方法，其特征在于，所述依据折光角度以及图像采集设备与二维光栅图案的距离，计算折光位移，并利用所述折光位移对视觉测量进行大气折光效应的校正，具体为：

5.根据权利要求1所述的一种校正视觉测量大气折光效应的方法，其特征在于，所述通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像，具体为：

6.一种校正视觉测量大气折光效应的设备，其特征在于，包括：采集模块、第一计算模块、第二计算模块和校正模块；

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的校正视觉测量大气折光效应的方法。

技术总结
本发明涉及大气折光效应测量领域，具体公开了一种校正视觉测量大气折光效应的方法、设备及介质，包括通过图像采集设备，依次获得待测物体表面的二维光栅图案在先的第一图像和在后的第二图像；分别计算第二图像相对于第一图像的莫尔条纹周期的放大系数；依据放大系数，计算第二图像相对于第一图像的折光角度；依据折光角度以及图像采集设备与二维光栅图案的距离，计算折光位移，并利用折光位移对视觉测量进行大气折光效应的校正。本发明能够直接准确高效的获得大气折光角度，进而对目标物进行折光校正，而不需要额外的参照物就能进行折光效应的改正，相比于传统校正方式更加高效、准确、灵活。

技术研发人员：毛凤山,吕述晖,刘志军,李金祥,廖李灿
受保护的技术使用者：中交第四航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15