结构体的变形监测方法、图像曝光参数调整方法与流程

1.本技术实施例涉及对象监测技术领域，尤其涉及一种结构体的变形监测方法。


背景技术：

2.利用结构表面的自然纹理（散斑）或标识来进行结构体变形的测量，可以提高测量精度且在测量时无需测量主仪器靠近被测结构体。同时，由于基于结构体表面的自然纹理（散斑）或标识来进行测量，可以实现1/200像素分辨率的目标点定位，较传统只能以整像素为分辨率的目标点定位，监测的分辨率提升了100倍。因此可以实现真正意义上大视野、高精度、多点动态同步监测；而且由于其采用图像的方法，因此，具有光路简单、测量效率高、频率响应快、容易实现系统集成等优点。在应用中，通常为了抑制环境光明暗变化对测量数据所带来的噪声，在对结构体如桥梁、大坝、边坡、隧道、高耸结构等进行长期变形检测时，通常会采用以下两种解决方式：被动补光和主动发光。在被动补光中，在图像采集模块的位置安装一个大功率的补光灯，对结构体进行高强度的补光，充分压制环境光，使得被测结构体无论昼夜，亮度保持不变，图像采集模块采集被测结构体的自然纹理、散斑或标识，从而测量结构的位移变形；在主动补光中，在结构体上固定若干个的led光源作为配合靶，图像采集模块采集led光源的变化即可推算结构体此位置的变形值；但是，无论上述被动补光，还是主动发光，都需要给补光灯或者led光源供电使其发光以降低环境光的影响，补光的功率达不到要求。同时，由于环境光在昼夜会发生很大的变化，通过采集到的结构体的全图图像的灰度来调整图像采集模块的曝光时间无法避免结构体上的配合标识在成像上过暗或者过曝。由此无法实现结构体的有效变形监测。尤其当基于太阳能为结构体变形的实现系统供电时，功耗又是非常突出的问题，补光的功率更难达到要求。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提出一种结构体的变形监测方法，用于解决或者缓解现有技术中存在的上述技术问题；本技术实施例提供一种结构体的变形监测方法，第一结构体上划分有第一监测位置子区，所述第一监测位置子区中装配有第一配合标识，所述的方法包括：控制主机生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数；第一图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则图像处理模块计算出在所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像
上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识移动的像素值；所述控制主机将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；可选地，所述根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测，包括：根据所述移动物理量，计算所述第一结构体的变形量；将所述变形量与设定的变形量阈值进行比对；若所述变形量大于或者等于所述设定的变形量阈值，则生成报警信号并发送；可选地，所述的方法，还包括：对所述第一结构体进行连续抓拍；可选地，所述的方法，还包括：基于光强传感器检测所述第一结构体所处环境的光强，若所述光强大于或者等于设定的光强阈值，则保持补光模块关闭；若所述光强小于所述设定的光强阈值，则开启所述补光模块进行补光，以使得调整后的所述图像曝光参数小于或者等于设定的图像曝光参数阈值，且，基于调整后的所述图像曝光参数，使得所述平均灰度变化值沿着能小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛；可选地，所述第一配合标识包括：微棱镜式反光基底以及设置在所述微棱镜式反光基底上的反光标识，其中：所述微棱镜式反光基底用于进行光线的多次镜面反光处理，以使得所述第一图形采集模块进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像；所述反光标识用于进行光线的均匀反光处理，以对所述补光模块发出光进行反射处理，以使得所述第一图形采集模块沿着任意方向进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像；可选地，所述反光标识为圆环靶标，所述圆环靶标包括从内到外，且，同心的多个圆环黑斑，其中，至少部分圆环黑斑具有虚化边缘；可选地，第二结构体上划分有第二监测位置子区，所述第二监测位置子区中装配有第二配合标识，所述的方法，还包括：第二图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第二结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i个第二结构体图像上的成像区域
的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i个第二结构体图像上所述第二配合标识移动的像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形值；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第二图像采集模块对所述第二结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i+1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i+1个第二结构体图像上所述第二配合标识的实时像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形；本技术实施例提供一种结构体的变形监测方法，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法包括：生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数，所述第i个图像采集指令用于控制第一图像采集模块基于设定的图像曝光参数对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；本技术实施例提供一种图像曝光参数调整方法，应用于结构体的变形监测，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法包括：计算所述第一配合标识在连续采集的第i-1个和第i个第一结构体图像上的成像
区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行再次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在第i+1个第一结构体图像与第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，以确定是否调整所述图像曝光参数，以此类推，直至所述平均灰度变化值小于或者等于所述设定的变化值阈值，并基于对应的第一结构体图像进行结构体的变形监测；本技术实施例提供一种结构体的变形监测方法，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法，包括：获取根据本技术实施例图像曝光参数调整方法确定的所述第一配合标识的成像区域的平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值情形下所对应的实时第一结构体图像；获取所述实时第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，以与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测。
4.本技术实施例提供一种结构体的变形监测方法，第一结构体上划分有第一监测位置子区，所述第一监测位置子区中装配有第一配合标识，所述的方法包括：控制主机生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数；第一图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则图像处理模块计算出在所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识移动的像素值；所述图像处理模块将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测，从而克服了需要通过采集到的结构体的全图图像的灰度来调整图像采集模块的曝光时间来避免结构体上的配合标识在成像上过暗或者过曝，由此无法实现结构体的
变形监测的问题，同时考虑到基于太阳能为结构体变形的实现系统供电时，降低了功耗，为连续不间断地结构体变形监测提供了保障。
附图说明
5.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为本技术实施例一种结构体的变形监测系统结构示意图；图2为本技术实施例一种结构体的变形监测方法的流程示意图；图3为本技术实施例另外一种结构体的变形监测方法的流程示意图；图4为本技术实施例图像曝光参数调整方法的流程示意图；图5为本技术实施例提供的一种结构体的变形监测方法的流程示意图；图6为本实施例中电子设备的硬件结构。
实施方式
6.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围；图1为本技术实施例一种结构体的变形监测系统结构示意图。如图1所示，所述变形监测系统包括：控制主机101、第一图像采集模块102、同步触发器103、图像处理模块104、图像采集卡105、无线传输模块106、补光模块107、图像抓拍模块108、报警模块109，数据存储模块110、本地服务器111、云服务器112、太阳能电池113、电源管理模块114、第二图像采集模块115；本实施例中，控制主机101、第一图像采集模块102、图像处理模块104、图像采集卡105、无线传输模块106、补光模块107、图像抓拍模块108、报警模块109，数据存储模块110可以组成主控采集分析系统，而其中，同步触发器103、第一图像采集模块102、图像采集卡105、补光模块107构成主控图像采集模块；第一图像采集模块102用于对第一结构体进行图像采集以实现对第一结构体的变形监测；若干个第二图像采集模块115构成子图像采集系统，用于对多个第二结构体进行图像采集以实现对多个第二结构体的变形监测；电源管理模块114与太阳能电池113连接，用于进行电源管理；太阳能电池113与主控采集分析系统、第二图像采集模块115连接，以向其中的各个用电结构提供电能，以使得各个用电结构件能够工作；主控图像采集模块中，同步触发器103用于根据图像采集指令，同步触发第一图像采集模块102对第一结构体进行图像采集、多个第二图像采集模块115对多个第二结构体进行采集。图像采集卡105接收第一图像采集模块102采集到的第一结构体图像、第二图像采集模块115采集到的第二结构体图像，并传输给控制主机101，再传输给图像处理模块104分别计算出第一配合标识在相邻两个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度，进一步再由
控制主机101计算出第一配合标识在相邻两个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，以计算所述第一配合标识在相邻两个第一结构体图像上的成像区域的像素值变化量，以根据像素值变化量监测所述第一结构体的变形值；类似地，除了根据第一配合标识在相邻两个第一结构体图像上的成像区域的像素值变化量，监测所述第一结构体的变形外。如果在上述图像采集模块的视野内，还需要监测第二结构体的变形的话，则可以根据所述第二配合标识在相邻两个第二结构体图像上的成像区域的像素值变化量，监测所述第二结构体的变形；所述补光模块107用于在实现变形监测的过程中进行补光处理；所述无线传输模块106用于将变形监测过程中生成的数据，像素值变化量、第一结构体和第二结构体的变形值通过无线方式发送到本地服务器111、云端服务器进行存储；另外，还可以上述平均灰度、平均灰度变化值、像素值变化量、第一结构体和第二结构体的变形值存储在所述数据存储模块110中；图像抓拍模块108、报警模块109可以组成预警抓拍模块，其中，所述报警模块109用于在所述第一结构体的变形值超过设定的第一变形量阈值时生成第一报警信息，并启动图像抓拍模块108对所述第一结构体进行连续图像抓拍；和/或，在所述第二结构体的变形值超过设定的第二变形量阈值时生成第二报警信息，并启动图像抓拍模块108对所述第二结构体进行连续图像抓拍；上述图1实施例中，以同时实现对第一结构体和第二结构体构成的多个结构体进行变形监测。但是，在实际应用时，可以只对第一结构体进行变形监测，或者只对第二结构体进行变形监测，为此，变形监测系统中可以保留实现第一结构体变形监测的模块，或者只保留实现第二结构体变形监测的模块。如果既对第一结构体进行变形监测，又对第二结构体进行变形监测，为此，变形监测系统中同时保留实现第一结构体变形监测的模块，以及实现第二结构体变形监测的模块；上述实施例中，所述第一图像采集模块102和第二图像采集模块115比如可以为工业相机。进一步，还可以为第一图像采集模块102和第二图像采集模块115配置镜头，以提高图像采集的清晰度；上述实施例中，所述控制主机101比如为嵌入式工业主板；另外，上述变形监测系统中，除了控制主机101、第一图像采集模块102、图像处理模块104外，其他模块根据应用场景的需求，并非是必须得，可以省略部分或者全部所述其他模块；上述变形监测系统中，模块之间比如通过通讯线缆进行数据的传输；为此，以下实施例中，以只包括必须的控制主机101、第一图像采集模块102、图像处理模块104的前提下，以实现对第一结构体的变形监测为基础，对本技术实施例的变形监测方法进行示例性说明；本实施例中，所述第一结构体、所述第二结构体比如可以为桥梁、大坝、边坡、隧道、高耸结构等被监测对象；上述实施例中，各个结构单元的具体设置方式可以由本领域普通技术人员根据应用场景的需求来灵活设置，只要是可以实现结构体的变形监测即可；图2为本技术实施例一种结构体的变形监测方法的流程示意图。如图2所示，所述
的方法包括：201、控制主机生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数；202、第一图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；203、所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；204a、若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则图像处理模块计算出在所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；205、所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；204b、若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；206、所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；在一具体应用场景中，比如可以参照如下公式（1）来计算平均灰度：
ꢀꢀ
公式（1）上述公式中，w、h分别表示第一配合标识在第一结构体图像上的成像区域的宽、高，p
xy
表示为成像区域内坐标（x,y）处的灰度大小；207、若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，所述图像处理模块计算出在所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；示例性，可以通过如果下公式（2）来计算移动的像素值，并将其直接作为像素值变化量；公式（2）(x,y)：第一配合标识在所述第一结构体图像上的成像区域的中心坐标； (u,v)：x和y方向移动的像素值；m：第一配合标识在所述第一结构体图像上的成像区域的半径；f(x,y)：所述第一配合标识在所述第i-1个第一结构体图像上的成像区域中坐标(x,y)处的灰度值，：所述第一配合标识在所述第i-1个第一结构体图像上的成像区域中平均灰度值；：所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域
中坐标处的灰度值；：所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域中的平均灰度值；本实施例中，基于上述公式（2），分别对代求u、v求偏导数后并令其为0，得到公式（3），然后通过迭代法求解出u、v，得到的(u,v)即作为x和y方向移动的像素值，从而可以准确快速且实时地计算出移动的像素值；公式（3）208、所述控制主机将所述像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；本实施例中，由于仅仅是根据第一配合标识在第一结构体图像上的成像区域的平均灰度来调整图像曝光参数，而非根据第一结构体图像的全图来调整图像曝光参数，保证了在环境光照发生较大变化时出现过曝或者过暗，而导致第一配合标识无法跟踪到，从而无法实现第一结构体的变形监测；可选地，所述根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测，包括：根据所述移动物理量，计算所述第一结构体的变形量；将所述变形量与设定的变形量阈值进行比对；若所述变形量大于或者等于所述设定的变形量阈值，则生成报警信号并发送；示例性地，可以参照下述公式实现将所述像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量：；其中，(u,v)分别为x和y方向移动的像素值，表示在第一配合标识移动的平面内已知两点的实际尺寸，表示在图像中第一配合标识移动的平面内已知两点的像素距离差。分别为x和y方向移动物理量；比如，根据所述移动物理量，计算所述第一结构体的变形量；将所述变形量与设定的变形量阈值进行比对，比如可以由控制主机来执行。比如，基于报警模块生成报警信号并发送；可选地，所述的方法，还包括：对所述第一结构体进行连续抓拍。比如基于上述图像抓拍模块进行连续抓拍；可选地，为了避免外界环境的光照条件对图像采集的影响，所述的方法，还包括：基于光强传感器检测所述第一结构体所处环境的光强，若所述光强大于或者等于设定的光强阈值，则保持补光模块关闭；若所述光强小于所述设定的光强阈值，则开启所述补光模块
进行补光，以使得调整后的所述图像曝光参数小于或者等于设定的图像曝光参数阈值，且，基于调整后的所述图像曝光参数，使得所述平均灰度变化值沿着小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛；示例性地，比如在白天时，光照充足，则所述光强会大于或者等于设定的光强阈值，则补光模块关闭。在白天，虽然所述光强大于或者等于设定的光强阈值，补光模块继续保持关闭，但是，如果光强发生了变化，因此，在上述实施例中，调整图像曝光参数（比如曝光时间和/或曝光增益），使得所述平均灰度变化值沿着小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛，或者，又称之为所述平均灰度变化值尽可能小。比如，光强减弱时，增加曝光时间或者调高曝光增益中至少其一，而在光强变强时，缩短曝光时间或者调低曝光时间中至少其一，从而避免打开补光模块导致的功耗增加，同时，还可以提高环境光发生变化时对第一配合标识的跟踪精度；示例性地，比如进入傍晚时段，所述光强小于所述设定的光强阈值，视为光强无法满足图像采集的要求，则开启所述补光模块进行补光，调整图像曝光参数（比如曝光时间和/或曝光增益），使得所述平均灰度变化值沿着小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛，或者，又称之为所述平均灰度变化值尽可能小。由于是在补光模块进行补光的同时，调整图像曝光参数，从而避免了所述图像曝光参数小于或者等于设定的图像曝光参数阈值，即不会超出第一图像采集模块的图像曝光参数阈值；示例性地，在一具体应用场景中，图像曝光参数阈值为图像曝光时间阈值，可以综合补光和调整图像曝光参数阈值来实现对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；若采集第i个第一结构体图像时，对应的当前相机曝光时间为et，得到的第i个第一结构体图像上，第一配合标识所在成像区域的平均灰度值为si，而在第i-1个第一结构体图像上，第一配合标识所在成像区域的平均灰度值为si-1，变化值阈值为sc：若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值情形，包括：若，则et保持不变；进一步，对于上述步骤s204b，其可以包括如下情形：若，则调整为；若，并且当前et已达最大et（即超过相机曝光时间阈值），则触发补光模块打开补光灯，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；若，并当前et未达最大et，则et调整为当前的et+[0,最大et-当前et]中的正太分布的随机数，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；由此可见，通过基于光强传感器检测所述第一结构体所处环境的光强，若所述光强大于或者等于设定的光强阈值，则保持补光模块关闭；若所述光强小于所述设定的光强阈值，则开启所述补光模块进行补光，以使得调整后的所述图像曝光参数小于或者等于设定的图像曝光参数阈值，且，基于调整后的所述图像曝光参数，使得所述平均灰度变化值沿
着小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛，可以实现昼夜转换中避免出现过曝或者过暗，始终保持第一配合标识的成像区域的平均灰度不会发生过大的变化，从而有利于所述第一配合表示的精确追踪和定位，同时，有选择性地开启补光模块，使得补光时间大大缩短，从而极大地降低了功耗；可选地，本实施例中，所述第一配合标识包括：微棱镜式反光基底以及设置在所述微棱镜式反光基底上的反光标识，其中：所述微棱镜式反光基底用于进行光线的多次镜面反光处理，以使得所述第一图形采集模块进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像；所述反光标识用于进行光线的均匀反光处理，以对所述补光模块发出光进行反射处理，以使得所述第一图形采集模块沿着任意方向进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像。由此，由于可以保证第一图像采集模块沿着任意方向对所述第一结构体上的第一配合标识的跟踪精度，同时，可以降低补光模块的补光强度，进一步降低补光导致的功耗，从而有效地实现第一结构体的变形监测；可选地，所述第一图像采集模块和所述补光模块设置成同位，以保证补光模块的光可以尽可能有利于第一结构体上的第一配合标识的追踪；可选地，所述反光标识为圆环靶标，所述圆环靶标包括从内到外，且，同心的多个圆环黑斑，其中，至少部分圆环黑斑具有虚化边缘，从而形成一定的灰度梯度，使得第一配合标识的纹理较为丰富，降低受环境光的影响，从而保证了第一配合标识的跟踪精度。同时，由于是圆环黑斑，具有全向性，可以避免第一结构体旋转对跟踪精度的影响；本实施例中，所述圆环黑斑的数量根据监测工况监测的需求来选择，比如可以是双层、三层等；上述实施例中，所述第一图像采集模块的数量、第一结构体的数量、第一配合标识的数量不做特别限定。所述第一图像采集模块、第一结构体、第一配合标识可以是一对一的对应关系，也可以是一对多的对应关系等；而针对同一第一结构体，对应有多个第一配合标识的话，则会计算出多个移动物理量，为此，可以基于该多个移动物理量对第一结构体进行局部或者全局的变形监测，以对第一结构体的健康状态进行监测；具体地，基于该多个移动物理量对第一结构体进行局部或者全局的变形监测，以对第一结构体的健康状态进行监测，包括：根据每个第一配合标识对应的移动物理量进行频谱分析，得到该第一配合标识处所述第一结构体的振动频率；若所述移动物理量超过设定的移动物理量阈值，且所述振动频率超过设定的振动频率阈值，则对启动图像抓拍模块对所述第一结构体进行图像抓拍，以监测第一结构体的变形动态变化以判断第一结构体的健康状态；比如，如果第一结构体为桥梁的话，则监测其变形动态变化并确定是否是由于汽车行驶通过桥梁，汽车对桥梁产生的动态位移变化；如果第一结构体为水库大坝，则监测其变形动态变化并确定是否是由于暴雨天气位移的加速变化；或者，具体地，基于该多个移动物理量对第一结构体进行局部或者全局的变形监测，以对第一结构体的健康状态进行监测，包括：判断多个第一配合标识中，是否存在移动物理量大于设定移动物理量阈值的第一配合标识；
若存在，则所述第一结构体上，确定与移动物理量大于设定移动物理量阈值的该第一配合标识在同一纵截面上的其他第一配合标识的移动物理量；根据在所述同一纵截面上的所有第一配合标识的移动物理量，确定冲击系数均值，并与设定的冲击系数均值阈值进行比对；若所述冲击系数均值未超过所述设定的冲击系数均值阈值，则结合最大位移值综合判定第一结构体的健康状态处于良好状态，否则处于危险状态；示例性地，比如针对任一第一配合标识，可以如下公式来快速计算冲击系数值：；表示在所述同一纵截面上的任一第一配合标识中的极大移动物理量；表示在所述第一配合标识中的移动物理量的峰值之差；同一纵截面上所有第一配合标识的冲击系数做平均值计算，从而得到冲击系数均值；如前所述，除了可以对第一结构体进行变形监测外，还可以对第二结构体进行变形监测，第一结构体和第二结构体可以为相同类型的被监测对象，或者是不同类型的被监测对象；为此，在第二结构体上划分有第二监测位置子区，所述第二监测位置子区中装配有第二配合标识，所述的方法，还包括：第二图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第二结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i-1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i个第二结构体图像上所述第二配合标识移动的像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形值；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第二图像采集模块对所述第二结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i+1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i+1个第二结构体图像上所述第二配合标识的实时像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根
据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形；此处，需要说明的是，上述针对第一结构体变形监测的各个计算公式，同样也适用于第二结构体的变形监测，只要将其中针对第一结构体的定义修改为针对第二结构体的定义即可；此处，针对第二结构体进行变形监测的示例性方案，类似对第一结构体进行变形监测的示例性方案，在此不再赘述；上述实施例中，所述第二图像采集模块的数量、第二结构体的数量、第二配合标识的数量不做特别限定。所述第二图像采集模块、第二结构体、第二配合标识可以是一对一的对应关系，也可以是一对多的对应关系等；在上述实施例的基础上，考虑到应用场景的需求，提供了另外一种结构体的变形监测方法；图3为本技术实施例另外一种结构体的变形监测方法的流程示意图。第一结构体上装配有第一配合标识，如图3所示，所述的方法包括：301、生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数，所述第i个图像采集指令用于控制第一图像采集模块基于设定的图像曝光参数对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；302、计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；303、若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；304、若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；305、计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；上述实施例中，初始第一结构体图像对应第一结构体未发生变形时采集的图像；本实施例中，各个步骤的执行主体可以参见上述图2实施例，在此不再赘述；在上述实施例的基础上， 本技术实施例还提供了一种图像曝光参数调整方法，应用于结构体的变形监测。图4为本技术实施例图像曝光参数调整方法的流程示意图。如图4所示，所述的方法包括：401、计算所述第一配合标识在连续采集的第i-1个和第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；402、若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行再次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；
403、计算所述第一配合标识在第i+1个第一结构体图像与第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，以确定是否调整所述图像曝光参数，以此类推，直至所述平均灰度变化值小于或者等于所述设定的变化值阈值，并基于对应的第一结构体图像进行结构体的变形监测；本实施例中，步骤401-403的示例性解释，可参见上述图2所示的实施例；在上述实施例的基础上，本技术实施例还提供了一种结构体的变形监测方法，第一结构体上装配有第一配合标识。图5为本技术实施例提供的一种结构体的变形监测方法的流程示意图。如图5所示，所述的方法，包括：501、获取确定的所述第一配合标识的成像区域的平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值情形下所对应的实时第一结构体图像；502、获取所述实时第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；503、将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；本实施例中，步骤501-503的示例性解释，可参见上述图1-图4的记载，在此不再赘述；此处，需要说明的是，上述实施例中记载的各种阈值，其数值大小具体根据应用场景和变形监测的精度要求来设置；图6为本实施例中电子设备的硬件结构。如图6所示，该电子设备的硬件结构可以包括：处理器601，通信接口602，计算机可读介质603和通信总线604；其中处理器601、通信接口602、计算机可读介质603通过通信总线604完成相互间的通信；可选地，通信接口602可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口；其中，处理器601具体可以配置为执行上述任意实施例方法中的全部步骤或者部分步骤；处理器601可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称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)或者其它可编程逻辑器件、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技术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也可以是任何常规的处理器等；计算机可读介质603可以是，但不限于，随机存取存储介质（random access memory，ram），只读存储介质（read only memory，rom），可编程只读存储介质（programmable read-only memory，prom），可擦除只读存储介质（erasable programmable read-only memory，eprom），电可擦除只读存储介质（electric erasable programmable read-only memory，eeprom）等；作为另一方面，本技术还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所描述的结构体的变形监测方法；以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人
员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种结构体的变形监测方法，其特征在于，第一结构体上划分有第一监测位置子区，所述第一监测位置子区中装配有第一配合标识，所述的方法包括：控制主机生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数；第一图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则图像处理模块计算出在所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第一图像采集模块对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；所述控制主机计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识移动的像素值；所述图像处理模块将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测，包括：根据所述移动物理量，计算所述第一结构体的变形量；将所述变形量与设定的变形量阈值进行比对；若所述变形量大于或者等于所述设定的变形量阈值，则生成报警信号并发送。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法，还包括：对所述第一结构体进行连续抓拍。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述的方法，还包括：基于光强传感器检测所述第一结构体所处环境的光强，若所述光强大于或者等于设定的光强阈值，则保持补光模块关闭；若所述光强小于所述设定的光强阈值，则开启所述补光模块进行补光，以使得调整后的所述图像曝光参数小于或者等于设定的图像曝光参数阈值，且，基于调整后的所述图像曝光参数，使得所述平均灰度变化值沿着小于或者等于设定的变化值阈值的方向收敛。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一配合标识包括：微棱镜式反光基底以及设置在所述微棱镜式反光基底上的反光标识，其中：
所述微棱镜式反光基底用于进行光线的多次镜面反光处理，以使得所述第一图形采集模块进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像；所述反光标识用于进行光线的均匀反光处理，以对所述补光模块发出光进行反射处理，以使得所述第一图形采集模块沿着任意方向进行图像采集以形成包括有所述第一配合标识的第一结构体图像。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反光标识为圆环靶标，所述圆环靶标包括从内到外，且，同心的多个圆环黑斑，其中，至少部分圆环黑斑具有虚化边缘。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第二结构体上划分有第二监测位置子区，所述第二监测位置子区中装配有第二配合标识，所述的方法，还包括：第二图像采集模块在所述第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对所述第二结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i-1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i个第二结构体图像上所述第二配合标识移动的像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形值；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则所述控制主机调整所述图像曝光参数，以由所述第二图像采集模块对所述第二结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第二结构体图像；所述控制主机计算所述第二配合标识在所述第i+1个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第二配合标识在第i个第二结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则所述图像处理模块计算出在所述第i+1个第二结构体图像上所述第二配合标识的实时像素值，与初始第二结构体图像上所述第二配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；所述控制主机将所述像素值变化量转化为所述第二配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量监测所述第二结构体的变形。8.一种结构体的变形监测方法，其特征在于，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法包括：生成第i个图像采集指令，其中i为大于1的整数，所述第i个图像采集指令用于控制第一图像采集模块基于设定的图像曝光参数对所述第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在所述第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据
所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行第i+1次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在所述第i+1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于所述第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，若所述平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则将所述第i+1个第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对确定出的像素值变化量转转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测。9.一种图像曝光参数调整方法，应用于结构体的变形监测，其特征在于，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法包括：计算所述第一配合标识在连续采集的第i-1个和第i个第一结构体图像上的成像区域的的平均灰度变化值；若所述平均灰度变化值大于设定的变化值阈值，则调整所述图像曝光参数，以对所述第一结构体进行再次图像采集，以形成第i+1个第一结构体图像；计算所述第一配合标识在第i+1个第一结构体图像与第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值，以确定是否调整所述图像曝光参数，以此类推，直至所述平均灰度变化值小于或者等于所述设定的变化值阈值，并基于对应的第一结构体图像进行结构体的变形监测。10.一种结构体的变形监测方法，其特征在于，第一结构体上装配有第一配合标识，所述的方法，包括：获取根据权利要求9所述的方法确定的所述第一配合标识的成像区域的平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值情形下所对应的实时第一结构体图像；获取所述实时第一结构体图像上所述第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上所述第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量；将所述像素值变化量转化为所述第一配合标识的移动物理量，以根据所述移动物理量对所述第一结构体进行变形监测。

技术总结
本申请提供一种结构体的变形监测方法、图像曝光参数调整方法，其包括：控制主机生成第i个图像采集指令；第一图像采集模块在第i个图像采集指令的触发下，基于设定的图像曝光参数，对第一结构体进行第i次图像采集，以形成第i个第一结构体图像；控制主机计算第一配合标识在第i个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度相对于第一配合标识在第i-1个第一结构体图像上的成像区域的平均灰度变化值；若平均灰度变化值小于或者等于设定的变化值阈值，则图像处理模块计算出在第i个第一结构体图像上第一配合标识的实时像素值，与初始第一结构体图像上第一配合标识的初始像素值进行比对后计算出移动的像素值，以确定像素值变化量，对第一结构体进行变形监测，至少降低了功耗。至少降低了功耗。至少降低了功耗。


技术研发人员：李飞 蔡友发 王钊 樊浩浩
受保护的技术使用者：思莫特（天津）科技有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/1