一种桥梁沉降量的测量方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及建筑测量技术领域，具体而言，涉及一种桥梁沉降量的测量方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

桥梁在修建好之后，由于周围环境、天气以及自然损毁等原因，会发生不同程度的形变，为了防止形变严重造成坍塌、裂变事故，需要实时监测桥梁的形变。

桥梁形变的监测往往需要在桥梁上设置被监测点，然后利用监测设备对被监测点进行实时测量计算，监测发生的形变、位移是否在安全范围内。当桥梁发生变形时，被监测点不仅存在垂直方向上的沉降，同时还可能形成微小的旋转角度；在使用激光光束进行大型桥梁监测中，桥梁长度越长，监测点和被监测点之间的距离就越远，微小的角度变化就会导致光束产生很大的垂直位移。因此在使用现有方法进行大型桥梁监测时，为了消除旋转角度产生的测量误差，需要在同一个监测点安装两套监测设备，成本增加一倍的同时，施工难度也大幅增加。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种桥梁沉降量的测量方法、装置、电子设备及存储介质，可以根据需要对桥梁进行实时监测，大大提高了测量精度，并且降低了成本，减轻了施工难度。

第一方面，提供了一种桥梁沉降量的测量方法，所述方法包括：

获取初始光斑图像对应的初始像素坐标数据；

获取当前激光发射器的激光光束与水平面的夹角；

采集所述激光光束在当前时间所形成的光斑图像；

根据所述光斑图像获取当前像素坐标数据；

根据所述当前像素坐标数据和所述初始像素坐标数据获取实际距离；

根据所述实际距离和所述激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量。

在上述实现过程中，通过光斑图像获取初始像素坐标数据和当前像素坐标数据，可以计算得到激光光束的落点光斑在光斑图像垂直方向上的位移距离。通过获取激光光束和水平面的夹角，可以修正激光光束不水平带来的测量误差，最终获得桥梁沉降量，在提高了测量精度的同时，降低了成本和施工难度。

进一步地，所述采集所述激光光束在当前时间所形成的光斑图像的步骤，包括：

发射所述激光光束到安装在桥梁上的反射靶标，使所述反射靶标对所述激光光束进行反射；

接收所述反射靶标反射后的激光光束，形成落点光斑；

采集包含所述落点光斑的图像为光斑图像。

在上述实现过程中，激光光束从激光发射器发出后会照射到反射靶标，经过反射靶标的反射作用形成落点光斑，采集包含落点光斑的光斑图像方便后续使用。

进一步地，所述反射靶标包括至少两个反射面，所述发射所述激光光束到安装在桥梁上的反射靶标，使所述反射靶标对所述激光光束进行反射的步骤，包括：

发射所述激光光束到所述反射靶标的第一反射面，使所述激光光束反射至所述反射靶标的第二反射面，并通过所述第二反射面进行反射。

在上述实现过程中，激光光束先入射到反射靶标的第一反射面，经过反射靶标的第一反射面的反射，激光光束入射反射靶标的第二反射面，经过反射靶标的第二反射面的反射作用射出。

进一步地，所述根据所述当前像素坐标数据和所述初始像素坐标数据获取实际距离的步骤，包括：

获取所述当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据；

获取所述初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据；

根据初始垂直像素数据和当前垂直像素数据获取像素差值；

对所述像素差值进行转换处理，获得所述实际距离。

在上述实现过程中，获取当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据和初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据，当前垂直像素数据和初始垂直像素数据的差值即为像素差值，再根据像素差值计算得到实际距离。

进一步地，所述根据所述实际距离和所述激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量的步骤，包括：

通过以下公式根据所述实际距离和所述激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量：

Δh＝l/[2×cos(φ)]；

其中，Δh为所述沉降量，l为所述实际距离，φ为所述激光光束与水平面的夹角。

在上述实现过程中，利用实际距离和激光光束与水平面的夹角计算得到沉降量，计算过程简单，且计算结果精确度高。

第二方面，本申请实施例还提供了一种桥梁沉降量的测量装置，所述装置包括：

初始数据获取模块，用于获取初始光斑图像对应的初始像素坐标数据；

夹角获取模块，用于获取当前激光发射器的激光光束与水平面的夹角；

激光成像模块，用于采集所述激光光束在当前时间所形成的光斑图像；

像素坐标获取模块，用于根据所述光斑图像获取当前像素坐标数据；

实际距离获取模块，用于根据所述当前像素坐标数据和所述初始像素坐标数据获取实际距离；

沉降量获取模块，用于根据所述实际距离和所述激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量。

进一步地，所述激光成像模块包括：

激光发射单元，用于发射所述激光光束到安装在桥梁上的反射靶标，使所述反射靶标对所述激光光束进行反射；

激光接收单元，用于接收所述反射靶标反射后的激光光束，形成落点光斑；

图像采集单元，用于采集包含所述落点光斑的图像为光斑图像。

进一步地，所述实际距离获得模块包括：

获取单元，用于获取所述当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据，用于获取所述初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据；

像素差值获取单元，用于根据初始垂直像素数据和当前垂直像素数据获取像素差值；

转换单元，用于对所述像素差值进行转换处理，获得所述实际距离。

在上述实现过程中，激光发射器发射的激光光束，经安装在桥梁上的反射靶标反射后，落在激光器上方的玻璃上形成落点光斑，使用图像采集单元采集包含落点光斑的图像为光斑图像，光斑图像经过处理后获得像素差值，并将像素差值转换，得到实际距离，最后根据实际距离和激光光束与水平面的夹角计算得到桥梁沉降量。在上述实现过程中，利用反射靶标反射激光光束，可以放大桥梁沉降量，从而减小测量误差，提高测量精度。

第三方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供的一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的桥梁沉降量的测量方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的激光光束反射路线示意图；

图3为本申请实施例提供的桥梁沉降量的测量装置的结构组成示意图；

图4为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

可选地，本申请以各个实施例的执行主体为计算机为例进行说明，且只针对本申请有效。本实施例对计算机设备类型不做具体要求。

实施例一

本申请实施例提供的桥梁沉降量的测量方法的流程，如图1所示，该方法包括：

S1，获取初始光斑图像对应的初始像素坐标数据；

S2，获取当前激光发射器的激光光束与水平面的夹角；

S3，采集激光光束在当前时间所形成的光斑图像；

S4，根据光斑图像获取当前像素坐标数据；

S5，根据当前像素坐标数据和初始像素坐标数据获取实际距离；

S6，根据实际距离和激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量。

在S1中，获取初始光斑图像对应的初始像素坐标数据。

初始像素坐标数据为初始安装激光发射器时，根据形成的光斑图像获取到的像素坐标数据，此时桥梁还未发生形变或者位移，因此此时获得到像素坐标数据可以为后续测量提供参考。

在S2中，获取当前激光发射器的激光光束与水平面的夹角。

根据桥梁的结构和被观测点的安装位置，桥梁上的被观测点可能发生水平方向的位移，也可能不发生水平方向的位移。当被观测点可能发生水平位移时，通过调整激光发射器的安装角度，使得激光发射器发射的激光光束水平，即激光发射器的激光光束与水平面保持平行，二者之间的夹角为0，从而使得水平方向的位移不影响垂直方向的测量精度。

当被观测点在水平方向不发生位移时，允许激光光束和水平面形成一定夹角，此时需要测量得到激光光束与水平面的夹角，从而可以根据夹角计算得到垂直方向的位移。

以本实施例为例，可以采用高精度倾角传感器测量激光发射器和水平面的夹角作为激光光束与水平面的夹角。

在S3中，采集激光光束在当前时间所形成的光斑图像。

具体地，S3进一步包括：

发射激光光束到安装在桥梁上的反射靶标，使反射靶标对所述激光光束进行反射；

接收反射靶标反射后的激光光束，形成落点光斑；

采集包含落点光斑的图像为光斑图像。

激光发射器发出的激光光束，在经过安装在桥梁被观测点安装的反射靶标的反射后，激光光束落在激光发射器上方玻璃形成光斑，其中反射靶标的反射面均朝向激光发射器，激光发射器发射的激光落在反射靶标较低的反射面上，经反射沿激光的发射方向平行返回，如图2所示，并落在激光发射器上方玻璃形成光斑。

本实施例的玻璃可以为半透明毛玻璃，半透明毛玻璃安装在激光发射器上方，朝向透光的一面，激光发射器发射的激光光束与半透明毛玻璃表面垂直，使得激光光束在垂直方向上的位移变化，与被监测点的位移变化成线性关系，提高测量精度。

在桥梁被观测点上安装反射靶标时，需要调整反射靶标，使得落点光斑的中心落在激光发射器上方玻璃的垂直中心线上。具体的，调整靶标的水平朝向，使得经过反射后的激光光束，其光斑中心点落在毛玻璃的垂直中心线上，当激光发射点也在毛玻璃的垂直中心线上时，反射前的激光光束和反射后的激光光束互相平行，当被观测点向下位移Δh时，反射前的激光光束和反射面交点的距离同步缩短Δh，根据光学原理，反射后的激光光束向下位移2×Δh。

反射靶标包含至少两个反射面，且至少两个反射面互相垂直。以本实施例为例，发射激光光束到反射靶标的第一反射面，使激光光束反射至反射靶标的第二反射面，并通过第二反射面进行反射，且入射激光光束和两个反射面的交线互相垂直。可选的，反射靶标为直角反射棱镜或全反射棱镜，可以使得入射激光光束和出射激光光束平行，且入射激光光束与出射激光光束的距离，等于反射面交点到入射激光光束的距离的2倍，从而放大了被监测点的垂直位移。

根据光学反射原理，本实施例中，当被监测点与入射激光光束的距离每缩短1mm，反射激光光束在垂直方向上位移2mm，从而使得图像上光斑的位移更明显，可以显著提高测量精度。

在S4中，根据光斑图像获取当前像素坐标数据。

根据采集到的光斑图像，利用算法计算得到激光光斑中心点的像素坐标，即当前像素坐标数据。当前像素坐标数据为当前时间下得到的像素坐标数据，可以根据需要来控制采集光斑图像的周期。

以本实施例为例，本实施例利用摄像头采集光斑图像，摄像头安装在玻璃后方，并朝向玻璃，摄像头的成像面和玻璃表面平行，使得激光光束在垂直方向上的位移变化，与光斑图像中激光光斑中心点的垂直位移变化成线性关系，提高测量精度。

在S5中，根据当前像素坐标数据和初始像素坐标数据获取实际距离。

具体地，S5进一步包括：

获取所述当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据；

获取所述初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据；

根据初始垂直像素数据和当前垂直像素数据获取像素差值；

对所述像素差值进行转换处理，获得所述实际距离。

首先，获取当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据，由于桥梁在水平方向的位移不影响垂直方向的测量精度，因此只需要获取当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据，同时，获取初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据。

根据初始垂直像素数据和当前垂直像素数据计算得到像素差值，再根据相机成像原理和相机焦距参数和相机成像距离，将像素差转化为实际距离。

在S6中，根据实际距离和激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量。

根据公式Δh＝l/[2×cos(φ)]计算沉降量，其中，Δh为所述沉降量，l表示实际距离，φ表示激光光束与水平面的夹角。

实施例二

为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种桥梁沉降量的测量装置，如图3所示，该装置包括：

初始数据获取模块1，用于获取初始光斑图像对应的初始像素坐标数据；

夹角获取模块2，用于获取当前激光发射器的激光光束与水平面的夹角；

激光成像模块3，用于采集激光光束在当前时间所形成的光斑图像；

像素坐标获取模块4，用于根据光斑图像获取当前像素坐标数据；

实际距离获取模块5，用于根据当前像素坐标数据和初始像素坐标数据获取实际距离；

沉降量获取模块6，用于根据实际距离和所述激光光束与水平面的夹角获取桥梁沉降量。

进一步地，激光成像模块3包括：

激光发射单元，可选地，为激光发射器，用于发射激光光束到安装在桥梁上的反射靶标，使反射靶标对所述激光光束进行反射；

激光接收单元，可选地，为毛玻璃，用于接收反射靶标反射后的激光光束，形成落点光斑；

图像采集单元，可选地，为摄像机，用于采集包含落点光斑的图像为光斑图像。

进一步地，实际距离获得模块5包括：

获取单元，用于获取当前像素坐标数据中的当前垂直像素数据，用于获取初始像素坐标数据中的初始垂直像素数据；

像素差值获取单元，用于根据初始垂直像素数据和当前垂直像素数据获取像素差值；

转换单元，用于对像素差值进行转换处理，获得实际距离。

上述的桥梁沉降量的测量装置可实施上述实施例一的桥梁沉降量的测量方法。上述实施例一中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。

本申请实施例的其余内容可参照上述实施例一的内容，在本实施例中，不再进行赘述。

实施例三

本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的桥梁沉降量的测量方法。

可选地，上述电子设备可以是服务器。

请参见图4，图4为本申请实施例提供的电子设备的结构组成示意图。该电子设备可以包括处理器41、通信接口42、存储器43和至少一个通信总线44。其中，通信总线44用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中设备的通信接口42用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器41可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。

上述的处理器41可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器41也可以是任何常规的处理器等。

存储器43可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器43中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由所述处理器41执行时，设备可以执行上述图1方法实施例涉及的各个步骤。

可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。存储器43、存储控制器、处理器41、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线44实现电性连接。处理器41用于执行存储器43中存储的可执行模块，例如设备包括的软件功能模块或计算机程序。

输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

可以理解，图4所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的桥梁沉降量的测量方法。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。