多测点位移图像采集方法、装置及系统

本发明涉及图像采集与智能监测，尤其是涉及一种多测点位移图像采集方法、装置及系统。

背景技术：

1、图像采集是指将现实世界中的场景、目标物体及其变化信息通过特定设备转换为可供计算机存储、处理和分析的数字图像数据的过程。随着建筑结构安全监测、桥梁健康监测、工业设备状态检测、隧道与边坡变形监测等领域的快速发展，基于图像的非接触式位移测量技术因其安装便捷、测量直观、可远距离观测等优点而被广泛关注。

2、现有图像位移采集装置通常采用固定安装方式，由人工通过螺栓等方式将相机安装于墙体、支架或其他承载部件上。该类装置在实际应用中存在如下不足：其一，设备安装后采集范围固定，当需要对不同位置或多个测点进行监测时，往往需要布置多个采集设备，导致硬件成本上升；其二，若监测需求发生变化，通常需要人工重新拆卸、调整或重新安装，操作繁琐且增加维护成本；其三，现有设备大多仅具备图像采集功能，缺乏对设备位置、姿态和采集参数的自动调节能力，难以适应复杂环境下的多测点同步监测需求；其四，多数系统依赖人工读取图像或手动导出数据进行分析，缺乏与云端平台的数据联动、智能处理和异常告警机制，难以实现远程管控和实时智能分析；其五，在光照条件复杂、监测时间跨度较长的场景中，现有设备普遍存在图像质量波动大、监测效率低和结果精度不稳定的问题。

3、但是，现有技术中存在以下问题：现有图像位移采集设备采集范围受限、人工参与度高、监测效率低、难以实现远程智能分析以及不适用于多测点同步监测的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多测点同步图像位移采集装置及系统，以缓解现有图像位移采集设备采集范围受限、人工参与度高、监测效率低、难以实现远程智能分析以及不适用于多测点同步监测的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种多测点同步图像位移采集装置，该装置包括：

3、主框架（1），

4、副框架（2），安装于所述主框架（1）的向背的一侧；

5、位移机构；设置于由所述副框架（2）与所述主框架（1）构成的空间中，包括沿第一方向设置的第一滑轨（7），所述第一滑轨（7）设置有沿所述第一方向运动的第一滑块（16），所述第一滑轨（7）设置有多个第一感应模块；

6、调节机构；设置于所述第一滑块中与所述副框架（2）向背的一侧，其设置有与所述第一方向垂直的第二滑轨（11），所述第二滑轨（11）的两侧与所述主框架（1）相连接，所述第二滑轨（11）设置沿所述第二方向运动的安装有第二滑块（5），所述第二滑轨（11）设置有多个第二感应模块；

7、转动机构，安装于所述第二滑块（5）中与所述调节机构向背的一侧，用于承载红外相机（6），以使所述红外相机（6）沿第一方向轴向转动，所述转动机构多个第三感应模块；

8、响应于控制图像采集指令，控制所述红外相机（6）沿第一方向运动，响应于所述第一感应模块中的第一目标感应模块发出感应信号时，控制所述红外相机（6）沿第二方向运动，响应于所述第二感应模块中的第二目标感应模块发出感应信号时，控制所述红外相机（6）沿第一方向轴向转动，响应于转动机构的第三感应模块中的第三目标感应模块发出感应信号，所述红外相机（6）运动至监测点位，开始进行图像采集。

9、在第一方面的一种实现方式，所述位移机构，还包括第二电机（12），所述第二电机（12）的输出轴与所述第一滑轨（7）传动连接，用于驱动所述第一滑轨（7）沿所述第一方向的轴向转动；

10、所述第一滑轨（7）设置有第一螺纹，所述第一滑块（16）设置有与所述第一螺纹啮合的第二螺纹；

11、在所述第二电机（12）驱动所述第一滑轨（7）转动时，驱动所述第一滑块（16）沿所述第一方向运动。

12、在第一方面的一种实现方式，所述副框架（2）的顶部和底部均设置有固定模组（14）；

13、所述固定模组（14）用于固定所述第一滑轨（7）；

14、所述副框架（2）内侧的左右两侧设置有第一凸起（18）和第一凹槽（13）中的一个，所述第一滑块（16）设置有所述第一凸起（18）和第一凹槽（13）中的另一个；

15、其中，所述第一凸起（18）置于所述第一凹槽（13）之中。

16、在第一方面的一种实现方式，所述调节机构还包括用于承载所述第二滑轨（11）的位移板（4），以及与所述第二滑轨（11）传动连接的第一电机（9），所述位移板（4）位于与所述主框架（1）相对的一侧，且与所述主框架（1）相连接；

17、所述第二滑轨（11）设置有第三螺纹，所述第二滑块（5）设置有与所述第三螺纹相啮合的第四螺纹；

18、在所述第一电机（9）驱动所述第一滑轨（7）转动时，驱动所述第二滑块（5）沿所述第二方向运动。

19、在第一方面的一种实现方式，所述主框架（2）的背离所述副框架（2）的一面的左右两侧设置有第二凸起（3）和第二凹槽（8）中的一个，所述位移板（4）设置有所述第二凸起（3）和第二凹槽（8）中的另一个；

20、其中，所述第二凸起（3）置于所述第二凹槽（8）之中。

21、在第一方面的一种实现方式，所述转动机构包括第一齿轮（20）和第二齿轮（22），以及与所述第一齿轮（20）转轴传动相连的第三电机（19），所述第一齿轮（20）和所述第二齿轮（22）相啮合；

22、所述第一齿轮（20）的半径小于所述第二齿轮（22）的半径；

23、所述第二齿轮（22）的转轴与红外相机（6）传动连接；

24、当所述第三电机工作（19）时，带动所述第一齿轮（20）转动，所述第一齿轮（20）的转动带动所述第二齿轮转动（22），以使所述红外相机（6）沿所述第一方向的轴向运动。

25、在第一方面的一种实现方式，还包括角度传感器、位置传感器和环境光传感器，所述角度传感器、位置传感器和环境光传感器均与控制器电连接。

26、在第一方面的一种实现方式，所述第一感应模块均匀阵列在所述第一滑轨（7）上，所述第二感应模块均匀阵列在所述第二滑轨（11）上，所述第三感应模块均匀阵列在所述转动机构上。

27、第二方面，本技术实施例提供一种多测点同步图像位移采集系统，包括：多测点同步图像位移采集装置，和云端分析平台；

28、所述云端分析平台包括数据接收模块、数据预处理模块、图像识别模块、位移计算模块、异常识别模块、结果存储模块和报告输出模块；

29、所述数据接收模块被配置为，接收所述多测点同步图像位移采集装置采集的图像数据；

30、所述数据预处理模块，用于对所述多测点同步图像位移采集装置采集的图像数据进行预处理，生成预处理后的图像时序数据；

31、所述图像识别模块，用于基于所述预处理后的图像时序数据、所述预设监测点位以及所述多测点同步图像位移采集装置的设备运动参数，为各监测点生成对应的监测区域，并将所述监测区域划分为基准区、目标区和边界缓冲区，在所述目标区内执行灰度归一化、红外灰度阈值分割、边缘提取、角点特征提取、斑点特征提取和模板匹配中的一种或多种处理，以识别监测目标的区域、特征点或热源目标；

32、所述位移计算模块，用于根据预处理后的图像时序数据、所述多测点同步图像位移采集装置的标定参数和设备运动参数计算目标位移量，其中，根据所述标定参数确定像素到实际距离的转换系数kx和ky，并根据所述设备运动参数对图像坐标进行补偿，按δx=(ut-u0)×kx+(xt-x0)和δy=(vt-v0)×ky+(yt-y0)计算目标在第一方向和第二方向的位移分量，并按d=(δx²+δy²)¹/²得到目标位移量，ut、vt为当前帧目标图像坐标，u0、v0为基准帧目标图像坐标，xt、yt为当前设备位置参数，x0、y0为基准设备位置参数；

33、所述异常识别模块，用于基于识别得到的监测目标区域、特征点或热源目标以及目标位移量判断监测目标是否存在超限位移、裂缝扩展、局部异常或热异常，其中，将目标位移量d、单位时间位移增量v、裂缝宽度或面积变化量c、热源温差t以及图像质量指标q分别与预设阈值dth、vth、cth、tth和qth进行比较，并在连续n帧或连续m个采集周期满足异常条件时生成异常等级和对应的控制策略，所述预设阈值由工程设计允许值、人工配置值或历史监测数据的均值μ与标准差σ确定。

34、第三方面，本技术实施例提供一种多测点同步图像位移采集方法，包括：

35、步骤s1：对图像位移采集装置进行安装与系统初始化；

36、步骤s2：对红外相机（6）进行多维位置与角度调整，完成多测点图像数据、位移数据及设备运行状态数据的同步采集；

37、步骤s3：通过通信模块将采集的数据上传至云端分析平台，进行数据预处理、目标识别、位移计算与异常检测；

38、步骤s4：云端分析平台生成分析结果并推送至远程控制终端，同时根据分析结果对图像位移采集装置的采集位置、旋转角度、采集频率和/或灯光参数进行自适应调整，形成闭环监测。

39、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

40、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。