一种基于图像修正的高精度倾角测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及图像处理领域，具体是一种基于图像修正的高精度倾角测量装置及测量方法。


背景技术：

2.随着社会经济快速发展，高精度倾角测量在工程领域变得日益重要，尤其是在工业、军工、大型工程等领域，如设备安平、高层建筑物、大型桥梁、风力发电塔筒和军工等领域。目前基于mems技术的倾角传感器已得到广泛应用，通过测量加速度来计算物体的倾斜角度并将其进行数字化。与传统水泡式条式测量仪相比，基于mems的倾角传感器具有体积小、精度高等优点，但倾角传感器容易受外界温度影响，如在环境温差较大、高振动动等场合，对测量精度影响较大，此外，现有的传感器随着测量的持续，倾角传感器的误差会出现累积，导致测量精度大大降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，克服现有技术的不足之处，设计一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，克服现有的传感器测量精度受温度影响的缺陷，消除测量过程中的累积误差。
4.一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，包括上下表面平行的底座固定板，测量时所述底座固定板的底面与待测倾角面紧密接触，所述底座固定板上部依次设有磁场建立单元和标定板，所述标定板与所述底座固定板上表面相平行，摆锤悬挂在所述标定板的正上方，所述磁场建立单元用于产生磁场，通过磁场与所述摆锤产生磁感应，基于电磁阻尼原理使所述摆锤的摆动迅速收敛至静止，所述标定板用于对测量误差进行标定，高清视频摄像头设置在所述摆锤的正上方，所述高清视频摄像头用于实时拍摄所述摆锤的摆动幅度，基于所述摆锤在图像中的位置，得到所述摆锤的倾斜角度，待测倾角面的倾角等于所述摆锤的倾斜角度。
5.优选的，所述磁场建立单元、所述标定板、所述摆锤和所述高清视频摄像头均设置在低温度系数的密封罩内，消除外界温度变化对测量的影响，提高了倾角的测量精度。
6.优选的，所述密封罩的顶部设有密封盖，所述高清视频摄像头和所述摆锤固定设置在所述密封盖上，便于安装。
7.优选的，所述底座固定板上侧中心位置设置有凹槽，所述磁场建立单元固定设置在凹槽内，便于所述标定板与所述底座固定板连接。
8.优选的，所述标定板上绘制一个圆形，所述摆锤投影落在所述标定板的圆形内，所述高清视频摄像头拍摄范围涵盖所述标定板的边界，所述圆形上设有8个圆形的标志点，任意两个相邻的标志点与圆心的夹角为45
°
，并且，8个标志点与圆心的距离均相等，所述摆锤是球形，所述标志点的直径小于所述摆锤落在所述投影在所述标定板上投影的直径，便于倾角的计算。
9.本发明还提供一种基于图像修正的高精度倾角测量装置的测量方法，包括如下步骤：
10.步骤1：所述底座固定板的底面与待测倾角面紧密接触，
11.步骤2：高清视频摄像头进行拍摄，获得标定板图像；
12.步骤3：进行标定板图像中阴影区域的识别；
13.步骤4：当阴影区域的个数为9个时，判定为8个标志点和1个测量点；当阴影区域的个数为8个时，判定为8个标志点和1个测量点；当阴影区域的个数既不是8个也不是9个时，判定为无效数据，重复步骤2-4；
14.步骤5：根据标志点和测量点求解摆锤的摆动角度。
15.进一步的，步骤3包括如下步骤：
16.步骤3.1：将标定板图像中所有像素点存入像素集合a,对于像素集合a中任一像素点i，将像素点i的灰度值g(i)与灰度阈值δ进行比较，当g(i)＞δ时，判定g(i)灰度值不满足要求，将i从像素集合a中删除，重新执行步骤3.1，当g(i)≤δ时，将i从像素集合a中删除，并将像素点i存入阴影集合pn中，n是执行次数，n＝1,2,3,
……
，继续进行步骤3.2；
17.步骤3.2：对于阴影集合pn中像素点i，坐标为(x,y)，依次遍历与像素点i相邻的8个邻域像素点：(x-1,y),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x,y-1),(x,y+1),(x+1,y),(x+1,y-1),(x+1,y+1)，如果邻域像素点的灰度值≤δ，则将其存入集合pn中，再依次遍历这些邻域像素点的领域像素点，重复下去直到没有邻域像素点为止；
18.步骤3.3：重复步骤3.1和3.2，找出标定板图像中所有阴影区域的结合(p1，p2，
……
，pk)，其中，pk表示第k个阴影集合，k是阴影区域的个数。
19.进一步的，步骤2高清视频摄像头进行拍摄时，理论上摄影头光轴与测量平面的夹角为90
°
，由于外界因素存在摄像头产生倾斜的情况，使得摄像头光轴与测量平面夹角与理论值不符，此时需进行摄像头光轴倾角校正，点o为相机，om为理论光轴，垂直于平面abcd,ab垂直于cd，ab作为x轴，cd作为y轴，
20.假定om’为实际光轴，将om’分别投影到oab平面和ocd平面得到点m1’
和点m2’
，om’分别在oab平面和ocd平面求解∠mom1’
和∠mom2’
,
21.a’、b’为标志点a和标志点b在摄像头倾斜后图片上的成像，则：
22.∠mom
′1＝arctan(mm
′1/om)＝arctan((bm-bm
′1)/om)
23.同理，
24.∠mom
′2＝arctan(mm
′2/om)＝arctan((dm-dm
′2)/om)
25.其中，bm1’
满足下式：
[0026][0027]
同理，
[0028][0029]
其中，xa′
、xb′
分别表示标志点a、b在图片阴影区域的中心点的x轴的坐标，表示点m1’
的x轴的坐标，
[0030]
c’、d’分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点，yc′
、yd′
分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点的y轴的坐标，表示点m2’
的y轴的坐标。
[0031]
进一步的，步骤5进行标志点和测量点的区分具体操作如下：
[0032]
当k＝9时，
[0033]
首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，
[0034]
然后，分别计算各阴影区域中心点与8个标志点的标定坐标的欧式距离，将获得的9个欧式距离按照从小到大的顺序排列，欧式距离最大的阴影区域为测量点，其余阴影区域为标志点；
[0035]
当k＝8时，
[0036]
首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，
[0037]
然后，找出包含像素点最多的阴影区域，为测量点和标志点重合的阴影区域，其余阴影区域为标志点，
[0038]
接下来，找出与重合阴影区域中的标志点关于圆心相对称的标志点，基于对称标志点的中心坐标得到重合阴影区域中的标志点的中心坐标，
[0039]
提取重合阴影区域的边缘轮廓点集，其中，边缘轮廓点集通过依次遍历重合阴影区域内所有的像素点，当任一像素点的上下左右四个邻域的像素点中至少有1个像素点不在阴影区域集合内，则将该像素点放入轮廓点集中，
[0040]
进一步，计算边缘轮廓点集与被重合标志点实际坐标p’的欧式距离，从轮廓点集中删除欧式距离与标志点半径差值小于距离阈值的点；
[0041]
最后，基于剩余轮廓点集拟合圆心，即为测量点的中心坐标。
[0042]
进一步的，摆锤摆动倾角在oab平面投影角∠z1om，具体计算如下：
[0043][0044]
其中，表示z’到m1’
的像素距离，满足：
[0045][0046]
其中，om1’
满足：
[0047][0048]
摆锤摆动倾角在ocd平面投影角∠z2om，具体计算如下：
[0049]
[0050]
其中，表示z’到m2’
的像素距离，满足：
[0051][0052]
其中，om2’
满足：
[0053][0054]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0055]
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，克服现有技术的不足之处，设计一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，克服现有的传感器测量精度受温度影响的缺陷，消除测量过程中的累积误差。
[0056]
1.本发明采用单摆原理和磁感应原理来测量倾角动态变化，通过高清摄像机测量重力摆的角度，同时通过电磁阻尼原理使得重力摆迅速收敛到中心位置，测量精度和稳定性高。
[0057]
2.本发明基于高精度标定板的方式，采用特别设计的算法对测量结果进行实时标定，消除系统误差，提升测量精度。
[0058]
3.本发明密封罩采用低温度系数材料，克服周围环境温度变化对测量精度的影响，测量结果更可靠。
[0059]
4.本发明通过自设的算法有效解决了由于摄像头的微晃动，可能导致标志点和测量点在图片成像中出现眩晕效果的情况，模型精度高。
附图说明
[0060]
图1是本发明设计的一种基于图像修正的高精度倾角测量装置示意图；
[0061]
图2为本发明的标志点和测量点没有重合的标定板图像示意图；
[0062]
图3为本发明的标志点和测量点重合的标定板图像示意图；
[0063]
图4为本发明的摄像头没有倾斜情况下，摄像头与测量平面的理论示意图；
[0064]
图5为本发明的摄像头倾斜情况下，摄像头与测量平面的示意图；
[0065]
图6为本发明的摄像头在oab平面的投影示意图；
[0066]
图7为本发明的重合阴影区域中的标志点和对称标志点的投影示意图；
[0067]
图8为本发明的测量点在oab面的投影示意图。
具体实施方式
[0068]
下面结合附图以及具体实施方法对本发明一种基于图像修正的高精度倾角测量装置作进一步详细说明。
[0069]
本发明提出一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，如图1所示，包括上下表面平行的底座固定板1，测量时所述底座固定板1的底面与待测倾角面紧密接触，所述底座固定板1上部依次设有磁场建立单元2和标定板3，所述标定板3与所述底座固定板1上表面相
平行，摆锤4悬挂在所述标定板3的正上方，所述磁场建立单元2用于产生磁场，通过磁场与所述摆锤4产生磁感应，基于电磁阻尼原理使所述摆锤4的摆动迅速收敛至静止，所述标定板3用于对测量误差进行标定，高清视频摄像头6设置在所述摆锤4的正上方，所述高清视频摄像头6用于实时拍摄所述摆锤4的摆动幅度，基于所述摆锤4在图像中的位置，得到所述摆锤4的倾斜角度，待测倾角面的倾角等于所述摆锤4的倾斜角度。
[0070]
进一步的，所述磁场建立单元2、所述标定板3、所述摆锤4和所述高清视频摄像头6均设置在低温度系数的密封罩5内，消除外界温度变化对测量的影响，提高了倾角的测量精度。密封罩5优选低温度系数的殷钢、陶瓷等材质制造，克服周围环境温度变化对测量精度的影响，测量结果更可靠。
[0071]
进一步的，所述密封罩5的顶部设有密封盖7，所述高清视频摄像头6和所述摆锤4固定设置在所述密封盖7上，便于安装。
[0072]
进一步的，所述底座固定板1上侧中心位置设置有凹槽，所述磁场建立单元2固定设置在凹槽内，便于所述标定板3与所述底座固定板1连接。
[0073]
优选的，所述标定板3上绘制一个圆形，所述摆锤4投影落在所述标定板3的圆形内，所述高清视频摄像头6拍摄范围涵盖所述标定板3的边界，所述圆形上设有8个圆形的标志点，任意两个相邻的标志点与圆心的夹角为45
°
，并且，8个标志点与圆心的距离均相等，所述摆锤4是球形，所述标志点的直径小于所述摆锤4落在所述投影在所述标定板3上投影的直径，便于倾角的计算。如图2和图3所示，小圆点表示标志点，构成多组垂直的直角坐标系，图2中大圆点表示摄像头拍摄摆锤位置，本发明中称为测量点，即根据标志点求解测量点的摆动角度。本发明中为了方便计算，设定测量点的半径是标志点半径的2倍。
[0074]
本发明还提供一种基于图像修正的高精度倾角测量装置的测量方法，包括如下步骤：
[0075]
步骤1：所述底座固定板1的底面与待测倾角面紧密接触，
[0076]
步骤2：高清视频摄像头6进行拍摄，获得标定板图像；
[0077]
步骤3：进行标定板图像中阴影区域的识别；
[0078]
步骤4：如图2所示，当阴影区域的个数为9个时，判定为8个标志点和1个测量点；如图3所示，当阴影区域的个数为8个时，判定为8个标志点和1个测量点；当阴影区域的个数既不是8个也不是9个时，判定为无效数据，重复步骤2-4；
[0079]
步骤5：根据标志点和测量点求解摆锤4的摆动角度。
[0080]
进一步的，步骤3包括如下步骤：
[0081]
步骤3.1：将标定板图像中所有像素点存入像素集合a,对于像素集合a中任一像素点i，将像素点i的灰度值g(i)与灰度阈值δ进行比较，当g(i)＞δ时，判定g(i)灰度值不满足要求，将g(i)从像素集合a中删除，重新执行步骤3.1，当g(i)≤δ时，将g(i)从像素集合a中删除，并将像素点i存入阴影集合p中，继续进行步骤3.2；
[0082]
步骤3.2：对于阴影集合p中像素点i，坐标为(x,y)，依次遍历与像素点i相邻的8个邻域像素点：(x-1,y),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x,y-1),(x,y+1),(x+1,y),(x+1,y-1),(x+1,y+1)，去除超出标定板图像坐标范围的邻域像素点，对剩余的邻域像素点进行灰度判断，如果剩余邻域像素点中任一像素点j的灰度值g(j)≤δ，则将该邻域像素点j存入阴影集合p中，重复遍历阴影集合p，直到阴影集合p中所有邻域像素点的灰度值均＞阈值δ；
[0083]
步骤3.3：重复步骤3.1和3.2，找出标定板图像中所有阴影区域的结合p1，p2，
……
，pk，其中，pk表示第k个阴影集合，k是阴影区域的个数。
[0084]
进一步的，步骤2高清视频摄像头6进行拍摄时，理论上摄影头光轴与测量平面的夹角为90
°
，但由于外界因素存在摄像头产生倾斜的情况，使得摄像头光轴与测量平面夹角与理论值不符，此时需进行摄像头光轴倾角校正，如图4所示，点o为相机，om为理论光轴，垂直于平面abcd，ab垂直于cd，ab记为x轴，cd记为y轴，
[0085]
如图5所示，假定om’为实际光轴，将om’分别投影到oab平面和ocd平面得到点m1’
和点m2’
，om’分别在oab平面和ocd平面求解∠mom1’
和∠mom2’
，
[0086]
以oab平面的投影为例，图6所示，a’、b’为标志点a和标志点b在摄像头倾斜后图片上的成像，则：
[0087]
∠mom
′1＝arctan(mm
′1/om)＝arctan((bm-bm
′1)/om)
[0088]
同理，
[0089]
∠mom
′2＝arctan(mm
′2/om)＝arctan((dm-dm
′2)/om)
[0090]
其中，bm1’
满足下式：
[0091][0092]
同理，
[0093][0094]
其中，xa′
、xb′
分别表示标志点a、b在图片阴影区域的中心点的x轴的坐标，表示点m1’
的x轴的坐标，
[0095]
c’、d’分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点，yc′
、yd′
分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点的y轴的坐标，表示点m2’
的y轴的坐标。
[0096]
进一步的，步骤5进行标志点和测量点的区分具体操作如下：
[0097]
(1)当k＝9时，
[0098]
首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，
[0099]
然后，分别计算各阴影区域中心点与8个标志点的标定坐标的欧式距离，将获得的9个欧式距离按照从小到大的顺序排列，欧式距离最大的阴影区域为测量点，其余阴影区域为标志点，其中，8个标志点的理论坐标分别为：(rb，0)、(-rb，0)、(0，rb)、(0，-rb)、)、和其中rb是标志点与圆心的距离；
[0100]
(2)当k＝8时，表示测量点和其中一个标志点阴影区重合，
[0101]
首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，
[0102]
然后，找出包含像素点最多的阴影区域，为测量点和标志点重合的阴影区域，其余阴影区域为标志点，
[0103]
接下来，找出与重合阴影区域中的标志点关于圆心相对称的标志点，基于对称标志点的中心坐标得到重合阴影区域中的标志点的中心坐标，
[0104]
如图7所示，在摄像头产生倾斜的情况，通过计算出的摄像头在oab和ocd两个平面的夹角，以及与重合阴影区域中的标志点p关于圆心相对称的标志点q，计算出被重合的标志点的中心点坐标，具体公式如下：
[0105][0106][0107]
其中，x
p
′
、y
p
′
分别表示重合阴影区域中的标志点p在图片阴影区域的中心点的x轴、y轴的坐标，xq′
、yq′
分别表示标志点p关于圆心相对称的标志点q在图片阴影区域的中心点的x轴、y轴的坐标，p’表示重合阴影区域中的标志点p对应的摄像头拍摄图片上的实际点，q’表示标志点p关于圆心相对称的标志点q摄像头拍摄图片上的实际点，表示m1’
和p’之间的像素距离，m
′2q
′
表示m2’
和q’之间的像素距离，
[0108]
提取重合阴影区域的边缘轮廓点集，其中，边缘轮廓点集通过依次遍历重合阴影区域内所有的像素点，当任一像素点的上下左右四个邻域的像素点中至少有1个像素点不在阴影区域集合内，则将该像素点放入轮廓点集中，
[0109]
进一步，计算边缘轮廓点集与被重合标志点实际坐标p’的欧式距离，从轮廓点集中删除欧式距离与标志点半径差值小于距离阈值&的点,&＝(rc+rb)/2,其中，rc表示测量点到圆心的半径；
[0110]
最后，基于剩余轮廓点集拟合圆心，即为测量点的中心。
[0111]
进一步的，同样将摆锤4的倾角拆分到两个平面进行计算，如图8所示，摆锤4的摆动角度∠z1om为摆锤4倾角在oab平面投影角，具体计算如下：
[0112][0113]
其中，表示z’到m1’
的像素距离，满足：
[0114][0115]
其中，om1’
满足：
[0116][0117]
同理可求得在ocd平面的倾角∠z2om，具体计算如下：
[0118][0119]
其中，表示z’到m2’
的像素距离，满足：
[0120][0121]
其中，om2’
满足：
[0122][0123]
本发明提出一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，其特征在于：包括上下表面平行的底座固定板(1)，测量时所述底座固定板(1)的底面与待测倾角面紧密接触，所述底座固定板(1)上部依次设有磁场建立单元(2)和标定板(3)，所述标定板(3)与所述底座固定板(1)上表面相平行，摆锤(4)悬挂在所述标定板(3)的正上方，所述磁场建立单元(2)用于产生磁场，通过磁场与所述摆锤(4)产生磁感应，基于电磁阻尼原理使所述摆锤(4)的摆动迅速收敛至静止，所述标定板(3)用于对测量误差进行标定，高清视频摄像头(6)设置在所述摆锤(4)的正上方，所述高清视频摄像头(6)用于实时拍摄所述摆锤(4)的摆动幅度，基于所述摆锤(4)在图像中的位置，得到所述摆锤(4)的倾斜角度，待测倾角面的倾角等于所述摆锤(4)的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，其特征在于：所述磁场建立单元(2)、所述标定板(3)、所述摆锤(4)和所述高清视频摄像头(6)均设置在低温度系数的密封罩(5)内，消除外界温度变化对测量的影响，提高了倾角的测量精度。3.根据权利要求2所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，其特征在于：所述密封罩(5)的顶部设有密封盖(7)，所述高清视频摄像头(6)和所述摆锤(4)固定设置在所述密封盖(7)上，便于安装。4.根据权利要求1所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量装置，其特征在于：所述底座固定板(1)上侧中心位置设置有凹槽，所述磁场建立单元(2)固定设置在凹槽内，便于所述标定板(3)与所述底座固定板(1)连接。5.基于权利要求1所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量装置的测量方法，其特征在于：所述标定板(3)上绘制一个圆形，所述摆锤(4)投影落在所述标定板(3)的圆形内，所述高清视频摄像头(6)拍摄范围涵盖所述标定板(3)的边界，所述圆形上设有8个圆形的标志点，任意两个相邻的标志点与圆心的夹角为45
°
，并且，8个标志点与圆心的距离均相等，所述摆锤(4)是球形，所述标志点的直径小于所述摆锤(4)落在所述投影在所述标定板(3)上投影的直径，便于倾角的计算。6.根据权利要求5所述的的一种基于图像修正的高精度倾角测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：所述底座固定板(1)的底面与待测倾角面紧密接触，步骤2：高清视频摄像头(6)进行拍摄，获得标定板图像；步骤3：进行标定板图像中阴影区域的识别；步骤4：当阴影区域的个数为9个时，判定为8个标志点和1个测量点；当阴影区域的个数为8个时，判定为8个标志点和1个测量点；当阴影区域的个数既不是8个也不是9个时，判定为无效数据，重复步骤2-4；步骤5：根据标志点和测量点求解摆锤(4)的摆动角度。7.根据权利要求6所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量方法，其特征在于：步骤3包括如下步骤：步骤3.1：将标定板图像中所有像素点存入像素集合a,对于像素集合a中任一像素点i，将像素点i的灰度值g(i)与灰度阈值δ进行比较，当g(i)＞δ时，判定g(i)灰度值不满足要
求，将i从像素集合a中删除，重新执行步骤3.1，当g(i)≤δ时，将i从像素集合a中删除，并将像素点i存入阴影集合p
n
中，n是执行次数，n＝1,2,3,
……
，继续进行步骤3.2；步骤3.2：对于阴影集合p
n
中像素点i，坐标为(x,y)，依次遍历与像素点i相邻的8个邻域像素点：(x-1,y),(x-1,y-1),(x-1,y+1),(x,y-1),(x,y+1),(x+1,y),(x+1,y-1),(x+1,y+1)，如果邻域像素点的灰度值≤δ，则将其存入集合pn中，再依次遍历这些邻域像素点的领域像素点，重复下去直到没有邻域像素点为止；步骤3.3：重复步骤3.1和3.2，找出标定板图像中所有阴影区域的结合(p1，p2，
……
，p
k
)，其中，p
k
表示第k个阴影集合，k是阴影区域的个数。8.根据权利要求7所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量方法，其特征在于：步骤2高清视频摄像头(6)进行拍摄时，理论上摄影头光轴与测量平面的夹角为90
°
，由于外界因素存在摄像头产生倾斜的情况，使得摄像头光轴与测量平面夹角与理论值不符，此时需进行摄像头光轴倾角校正，点o为相机，om为理论光轴，垂直于平面abcd,ab垂直于cd，ab作为x轴，cd作为y轴，假定om’为实际光轴，将om’分别投影到oab平面和ocd平面得到点m1’
和点m2’
，om’分别在oab平面和ocd平面求解∠mom1’
和∠mom2’
,a’、b’为标志点a和标志点b在摄像头倾斜后图片上的成像，则：∠mom
′1＝arctan(mm
′1/om)＝arctan((bm-bm
′1)/om)同理，∠mom
′2＝arctan(mm
′2/om)＝arctan((dm-dm
′2)/om)其中，bm1’
满足下式：同理，其中，x
a
′
、x
b
′
分别表示标志点a、b在图片阴影区域的中心点的x轴的坐标，表示点m1’
的x轴的坐标，c’、d’分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点，y
c
′
、y
d
′
分别表示标志点c、d在图片阴影区域的中心点的y轴的坐标，表示点m2’
的y轴的坐标。9.根据权利要求7所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量方法，其特征在于：步骤5进行标志点和测量点的区分具体操作如下：(1)当k＝9时，首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，然后，分别计算各阴影区域中心点与8个标志点的标定坐标的欧式距离，将获得的9个欧式距离按照从小到大的顺序排列，欧式距离最大的阴影区域为测量点，其余阴影区域为标志点；(2)当k＝8时，
首先，分别获取各阴影区域中心点坐标，然后，找出包含像素点最多的阴影区域，为测量点和标志点重合的阴影区域，其余阴影区域为标志点，接下来，找出与重合阴影区域中的标志点关于圆心相对称的标志点，基于对称标志点的中心坐标得到重合阴影区域中的标志点的中心坐标，提取重合阴影区域的边缘轮廓点集，其中，边缘轮廓点集通过依次遍历重合阴影区域内所有的像素点，当任一像素点的上下左右四个邻域的像素点中至少有1个像素点不在阴影区域集合内，则将该像素点放入轮廓点集中，进一步，计算边缘轮廓点集与被重合标志点实际坐标p’的欧式距离，从轮廓点集中删除欧式距离与标志点半径差值小于距离阈值的点；最后，基于剩余轮廓点集拟合圆心，即为测量点的中心坐标。10.根据权利要求9所述的一种基于图像修正的高精度倾角测量方法，其特征在于：摆锤(4)摆动倾角在oab平面投影角∠z1om，具体计算如下：其中，z
′
表示z在图片阴影区域的中心点，表示z’到m1’
的像素距离，满足：其中，x
z
′
表示点z1’
的x轴的坐标，om1’
满足：摆锤(4)摆动倾角在ocd平面投影角∠z2om，具体计算如下：其中，表示z’到m2’
的像素距离，满足：其中，y
z
′
表示点z1’
的y轴的坐标，om2’
满足：

技术总结
本发明提出一种基于图像修正的高精度倾角测量装置及测量方法，采用单摆原理和磁感应原理来测量倾角动态变化，并采用特别设计的算法对测量结果实时标定，消除系统误差，提升测量精度。测量装置包括底座固定板，测量时底座固定板的底面与待测倾角面紧密接触，底座固定板上部依次设有磁场建立单元和标定板，摆锤悬挂在标定板的正上方，磁场建立单元用于产生磁场，通过磁场与摆锤产生磁感应，基于电磁阻尼原理使摆锤的摆动迅速收敛至静止，标定板用于对测量误差进行标定，高清视频摄像头设置在摆锤的正上方，高清视频摄像头用于实时拍摄摆锤的摆动幅度，基于摆锤在图像中的位置，得到摆锤的倾斜角度，待测倾角面的倾角等于摆锤的倾斜角度。斜角度。斜角度。


技术研发人员：李清泉 高文武 郭敏 朱家松
受保护的技术使用者：西安敏文测控科技有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/16