三维形变测量方法、装置、计算机设备及介质与流程

本申请涉及工程测量监测，尤其涉及一种三维形变测量方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、目前可以直接测量三维形变的方法有gnss、三维激光扫描、合成孔径雷达、双目摄像头等方法。

2、基于北斗/gps的监测手段可以测量目标的三维形变，gnss接收机动态监测精度较差，静态差分技术虽然可以通过消除误差和增加观测时长等策略获得毫米级的监测精度，但其时效性难以满足实时性监测要求，其水平监测精度可达到毫米级别，但高程的测量误差为水平误差的2倍左右，无法测量亚毫米级的形变。此外北斗/gps需要参考基站和多颗卫星联合计算，对部署安装位置空间条件有要求。

3、三维激光扫描技术是近年来发展的一种高精度快速测量技术，其原理是精确控制发射角度，快速发射激光脉冲，采用脉冲测距法获得各点坐标，通过海量数据获得点云信息。可以非接触式地对建筑物开展沉降、水平位移、倾斜、裂缝和挠度监测，优点是分辨率高，信息量丰富，但是三维激光扫描设备昂贵，其测距精度容易受到温度、气压、风力影响，精度一般在若干毫米级别，存在一定的局限性，且数据处理量大，无法快速获得动态变化信息，不能全天候工作、不能动态测量、不能远距离测量。

4、合成孔径雷达在雷达波束扫描获取整个扫描区域的二维信息基础上，再驱动雷达天线沿一横向方向扫描、并反复获取同一区域的多幅图像信息，通过多幅图像的振幅与相位信息叠加，求取扫描区域的二维形变。合成孔径雷达虽然可以测量三维形变，变形测量精度高，且不受光照和气候条件限制，工作距离远，但是需要滑轨扫描成像，对雷达性能要求极高，成本高昂，且观测时间间隔大，完成一幅图像扫描需要数十分钟，难以跟踪瞬态形变。

5、双目摄像头三角测量原理可以测得物体三维形变，但目前技术尚不成熟，其标定复杂，径向精度差，且易受天气、光照影响。

6、可见，上述三维形变的测量方式存在测量精度差、测量效率低且测量成本高的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提出一种三维形变测量方法，以解决相关技术中三维形变的测量方式存在测量精度差、测量效率低且测量成本高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种三维形变测量方法，包括如下步骤：

3、确定雷达和相机之间的融合采样周期和融合空间关系；

4、基于融合采样周期，获取被测目标的雷达数据和视觉图像；

5、对雷达数据进行第一形变处理，得到被测目标在雷达发射方向上的平面外形变信息；

6、对视觉图像进行第二形变处理，得到被测目标在相机拍摄视线垂直的平面方向上的平面内形变信息；

7、基于融合空间关系，将平面外形变信息和平面内形变信息进行融合，得到被测目标的三维形变信息。

8、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种三维形变测量装置，三维形变测量装置包括：

9、参数确定模块，用于确定雷达和相机之间的融合采样周期和融合空间关系；

10、数据获取模块，用于基于融合采样周期，获取被测目标的雷达数据和视觉图像；

11、第一形变模块，用于对雷达数据进行第一形变处理，得到被测目标在雷达发射方向上的平面外形变信息；

12、第二形变模块，用于对视觉图像进行第二形变处理，得到被测目标在相机拍摄视线垂直的平面方向上的平面内形变信息；

13、信息融合模块，用于基于融合空间关系，将平面外形变信息和平面内形变信息进行融合，得到被测目标的三维形变信息。

14、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维形变测量方法的步骤。

15、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的三维形变测量方法的步骤。

16、与相关技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

17、通过确定雷达和相机之间的融合采样周期和融合空间关系，基于融合采样周期，获取被测目标的雷达数据和视觉图像，对雷达数据进行第一形变处理，得到被测目标在雷达发射方向上的平面外形变信息，对视觉图像进行第二形变处理，得到被测目标在相机拍摄视线垂直的平面方向上的平面内形变信息，基于融合空间关系，将平面外形变信息和平面内形变信息进行融合，得到被测目标的三维形变信息，即通过融合雷达发射方向上的平面外形变信息和平面方向上的平面内形变信息，更加体现雷达数据与视觉图像相互修正与融合的价值，从而能够实现对被测目标的高精度形变测量，进而形成工程领域的非接触、高精度、高效率、经济性好、可广泛推广应用的三维形变测量技术。

技术特征：

1.一种三维形变测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的三维形变测量方法，其特征在于，所述确定雷达和相机之间的融合采样周期和融合空间关系，包括：

3.根据权利要求1所述的三维形变测量方法，其特征在于，所述雷达数据包括所述被测目标的差频信号，所述对所述雷达数据进行第一形变处理，得到所述被测目标在所述雷达发射方向上的平面外形变信息，包括：

4.根据权利要求1所述的三维形变测量方法，其特征在于，所述视觉图像包括相邻帧的第一图像和第二图像，所述第一图像的获取时间早于所述第二图像的获取时间，所述对所述视觉图像进行第二形变处理，得到所述被测目标在所述相机拍摄视线垂直的平面方向上的平面内形变信息，包括：

5.根据权利要求1所述的三维形变测量方法，其特征在于，所述平面外形变信息为所述被测目标的径向位移变化量，所述平面内形变信息为平面方向位移变化量，所述三维形变信息为所述被测目标在平面方向上的形变信息时，所述基于所述融合空间关系，将所述平面外形变信息和所述平面内形变信息进行融合，得到所述被测目标的三维形变信息，包括：

6.根据权利要求5所述的三维形变测量方法，其特征在于，所述平面外形变信息为所述被测目标到所述雷达的距离变化量，所述三维形变信息为所述被测目标在径向上的形变信息时，所述基于所述融合空间关系，将所述平面外形变信息和所述平面内形变信息进行融合，得到所述被测目标的三维形变信息，包括：

7.根据权利要求1-6所述的三维形变测量方法，其特征在于，在所述基于所述融合采样周期，获取被测目标的雷达数据和视觉图像之前，所述方法还包括：

8.一种三维形变测量装置，其特征在于，所述三维形变测量装置包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的三维形变测量方法的步骤。

10.一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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的三维形变测量方法的步骤。

技术总结
本申请公开一种三维形变测量方法、装置、计算机设备及存储介质，涉及工程测量监测技术领域，所述方法包括确定雷达和相机之间的融合采样周期和融合空间关系，基于融合采样周期，获取被测目标的雷达数据和视觉图像，对雷达数据进行第一形变处理，得到被测目标在雷达发射方向上的平面外形变信息，对视觉图像进行第二形变处理，得到被测目标在相机拍摄视线垂直的平面方向上的平面内形变信息，基于融合空间关系，将平面外形变信息和平面内形变信息进行融合，得到被测目标的三维形变信息，即通过融合雷达发射方向上的平面外形变信息和平面方向上的平面内形变信息，体现雷达数据与视觉图像相互修正与融合的价值，从而能够实现对被测目标的高精度形变测量。

技术研发人员：彭慧,尹奎,管世玉,张爽,梁伟,王续胜,龙昌林
受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16