一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法
阅读说明：本技术 一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法 (Method for monitoring crack change by using two-dimensional code and characteristic point matching technology ) 是由 丁勇 王舒林 唐汉宸 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法,该方法利用相机拍摄裂缝墙体,可以实时监测到裂缝的变化做出准确及时的预警；该方法成本较低,只需要标识二维码和一个摄像头就可以实施裂缝的监测；相比较于人工方法的耗时耗力,该监测方法更省时方便；该方法可以监测墙体上复杂裂缝或多条裂缝的变化,相较于常规方法只能监测单条裂缝的变化；该方法的应用场景也很广泛,不仅适用于建筑裂缝的监测,也适用于大坝、边坡变形的监测。(The invention relates to a method for monitoring crack changes by utilizing a two-dimensional code and characteristic point matching technology, wherein a camera is utilized to shoot a crack wall body, so that the crack changes can be monitored in real time to make accurate and timely early warning; the method is low in cost, and the crack can be monitored only by identifying the two-dimensional code and one camera; compared with the time and labor consumption of a manual method, the monitoring method is more time-saving and convenient; the method can monitor the change of a complex crack or a plurality of cracks on the wall body, and compared with the conventional method, the method can only monitor the change of a single crack; the method has wide application scenes, is suitable for monitoring the cracks of the building, and is also suitable for monitoring the deformation of the dam and the side slope.)
技术领域
本发明涉及一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的一种方法，属于图像识别技术领域。
背景技术
建筑物上出现裂缝之后，了解这些裂缝的发展情况能够让我们对整座建筑物做出一个安全评估，这样可以避免安全事故的发生，也减少了不必要的经济损失。在出现裂缝的建筑物墙体上贴上二维码，利用相机拍摄不同时刻下的裂缝墙体照片，分析不同时刻下裂缝墙体照片的裂缝变化情况，根据裂缝变化情况对建筑物做出一个安全评估。因此，需要一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法，包括
步骤1：设置相机：到达建筑物墙体上存在裂缝的区域，打开相机，使相机的镜头垂直于裂缝墙面并且相机画面覆盖墙面上的裂缝，并在相机中设置开启参考线；
步骤2：编辑参考线：相机画面中包括四根参考线，确定四根参考线编号，以纵向上参考线为1号线，纵向下参考线为2号线，横向左参考线3号线，右参考线为4号线，四根参考线将所拍摄墙壁等分成九块区域；
步骤3：贴设二维码：在参考线交点所对映的墙面贴二维码，在1号线与4号线的交点处贴上二维码1，在2号线与3号线的交点处贴上二维码2；
步骤4：拍摄照片：分别拍摄、时刻的裂缝墙体的照片；
步骤5：校准照片：将两张照片校准为同一个拍摄角度；
步骤6：图像处理：将两张图片进行做差，得到裂缝区域一个变化的检测。
步骤7：利用K-means聚类算法将裂缝变化区域分析出来，得到tn时刻相比较t0时刻，裂缝长度变化的部分；
步骤8：计算长度：计算出图像中二维码与实际二维码的比例关系，获取裂缝新增长度部分两点的坐标，计算出图像中裂缝新增长度，结合比例关系，求得实际裂缝的新增长度。
进一步的，二维码的中心跟参考线的交点重合。重合是为了规范贴二维码标识，为后面图片配准准备。
进一步的，所述步骤5中所述利用二维码的特征点对不同时刻下的两张照片进行配准；所述特征点是二维码中与周围像素点差异比较明显的黑白像素块。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种新的用于监测裂缝变化的方法，可以监测裂缝的宽度和长度变化。这种新的监测裂缝的方法具有如下的优点：该方法利用相机拍摄裂缝墙体，可以实时监测到裂缝的变化做出准确及时的预警；该方法成本较低，只需要标识二维码和一个摄像头就可以实施裂缝的监测；相比较于人工方法的耗时耗力，该监测方法更省时方便；该方法可以监测墙体上复杂裂缝或多条裂缝的变化，相较于常规方法只能监测单条裂缝的变化；该方法的应用场景也很广泛，不仅适用于建筑裂缝的监测，也适用于大坝、边坡变形的监测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明的相机画面中的四条参考线的结构示意图，
图3是本发明的关于二维码的位置结构示意图，
图4是本发明的拍摄的不同时刻的裂缝照片，
图5是本发明的两张照片的配准示意图，
图6是本发明的使用K-means聚类算法的分析结构图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
利用二维码和特征点匹配技术监测裂缝变化的方法，具体操作步骤如下：
步骤一：找到建筑物墙体上存在裂缝的区域，打开相机，使相机的镜头垂直于裂缝墙面并且相机画面尽可能覆盖墙面上的所有裂缝信息，如图1所示。并在相机中设置开启参考线。
步骤二：确定相机中的参考线编号，以纵向上参考线为1号线，纵向下参考线为2号线，横向左参考线3号线，右参考线为4号线，四根参考线将所拍摄墙壁等分成九块区域，如图2所示。
步骤三：在交点所对应的墙面上贴上二维码，在1号线与4号线的交点处贴上二维码1，在2号线与3号线的交点处贴上二维码2，二维码的中心跟参考线的交点重合。二维码的三块位置探测区域的角点构成一个等腰直角三角形，使等腰直角三角形的顶点竖直朝上。利用相机拍摄时，通常有横拍和竖拍两种拍摄方式，二维码顶点的指向则表明相机是竖拍的拍摄方式，如图3所示。
步骤四：分别拍摄t0、tn时刻下裂缝墙体的照片，不同时刻的拍摄方式遵循二维码顶点的指向，如图3所示。
步骤五：考虑到在拍摄照片时主观因素和外界因素的影响，如拍摄的角度等，不同时刻拍摄的裂缝照片并非在同一角度进行拍摄的，所以利用二维码的特征点对不同时刻下的两张照片进行配准，将两张照片校准为同一个拍摄角度。特征点是图像中与周围像素点差异比较明显的点，而二维码在图像中的反映就是由不同的黑白像素块组成，因此利用二维码的特征点进行配准，配准较快且较为准确，如图为不同时刻两张照片的配准示意图。
步骤六：将两张图片进行一个做差，得到裂缝区域一个变化的检测。
步骤七：利用K-means聚类算法将裂缝变化区域分析出来，如图所示，裂缝虚线部分为tn时刻相比较t0时刻，裂缝长度变化的部分。
二维码同时作为测量裂缝长度变化的标尺，已知二维码的实际尺寸，利用图像处理技术可以测量二维码在图像中的尺寸，利用像尺寸和实际尺寸的比例关系，只需要获取裂缝新增长度部分两点的坐标，就可以求得裂缝的新增长度。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。