阅读说明：本技术 一种建筑结构物垂直度定量评价方法 (Quantitative evaluation method for perpendicularity of building structure ) 是由 李朋 郑利涛 张健 刘朝阳 韦安铭 郭学亚 许纪平 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种建筑结构物垂直度定量评价方法,解决了现有测量过程复杂、测量效率低的技术问题。其步骤为：首先,利用移动终端设备采集建筑物图像；其次,利用Image-J软件对建筑物图像进行外轮廓线锐化处理,得到建筑物外轮廓线；然后,通过Image-J软件采集建筑物外轮廓线的坐标,输出采样点坐标值；最后,计算建筑物外轮廓线的垂直长度和同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值,并根据垂直长度与最大水平坐标差值计算建筑物的垂直度。本发明将建筑结构物的垂直度测量转化为手机终端测量,减少了现场实际环境的限制；本发明借助于图像处理软件进行图像统计分析,做到了实时、定量评价建筑结构物垂直度,节省了人工费用、效率高、精度好。(The invention provides a method for quantitatively evaluating the verticality of a building structure, which solves the technical problems of complex measurement process and low measurement efficiency in the prior art. The method comprises the following steps: firstly, acquiring a building image by utilizing mobile terminal equipment; secondly, carrying out outer contour line sharpening processing on the building Image by using Image-J software to obtain an outer contour line of the building; secondly, acquiring coordinates of the outer contour line of the building through Image-J software, and outputting coordinate values of sampling points; and finally, calculating the difference value of the vertical length of the outer contour line of the building and the horizontal coordinate of the outer contour line of the building in the same vertical direction, and calculating the perpendicularity of the building according to the difference value of the vertical length and the maximum horizontal coordinate. The invention converts the verticality measurement of the building structure into the mobile phone terminal measurement, thereby reducing the restriction of the actual environment on site; the invention carries out image statistical analysis by means of image processing software, realizes real-time and quantitative evaluation of the verticality of the building structure, saves labor cost, and has high efficiency and good precision.)

一种建筑结构物垂直度定量评价方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是指一种建筑结构物垂直度定量评价方法。

背景技术

在建筑工程领域中，如脚手架立杆、塔吊、柱及柱模板等构件垂直度，作为直观地评价建筑结构物观感质量、安全性能和稳定性能的重要指标，如何建立一种快速、准确地获取建筑结构物的垂直度的定量评价方法，对于保障建筑工程事前、事中、事后顺利、安全、高效地完工具有重要意义。

随着科技不断的发展和进步，在建筑结构物垂直度检测技术还停留在原始技术阶段，其基本原理是运用地球重力作用，将线垂靠近结构物自然下垂，利用尺子水平量取上下部分的尺度，从而得到垂直度。如卢克强等人在专利申请《垂直度检测尺》(CN 99227642)中公开的一种模板垂直度检测装置，冯杰等人在专利申请《一种垂直度测量装置》(CN05910592)中公开的一种垂直度测量装置，尹林荣等人在专利申请《一种建筑工程垂直度检测装置及检测方法》(CN 111207731)中公开一种建筑工程垂直度检测装置及检测方法等都是应用这种原理。

温锁林等人在专利申请《一种立杆垂直度检测方法》(CN 104197888)应用图像处理技术，利用一图像采集设备，拍摄需要检测垂直度的立杆，获取所述立杆的数字图像，然后基于所述显示设备压缩显示大致图像区域，以压缩后的图像每h个像素作为一个水平条，对每个水平条垂直投影获取定位点，选择合适定位点拟合出来的直线投影到距离与法线空间上，找出法线方向分布峰值，求出立杆垂直度。

上述现有的垂直度检测方法存在以下缺陷：

(1)测量工具和处理过程复杂，且不易携带，易受现场测量环境的限制，比如：空间狭小、风速较大、构件尺寸较大等，造成测量效率低；

(2)测量人员需借助额外工具攀爬到高大建筑结构物顶部，对测量人员造成较大安全隐患和未知风险。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明基于计算机和手机摄像技术，提出了一种简便、安全、高效的建筑结构物垂直度定量评价方法，通过空间垂线互相平行的原理，解决了现有测量过程复杂、测量效率低的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种建筑结构物垂直度定量评价方法，其步骤如下：

S1、利用移动终端设备采集建筑物图像；

S2、利用Image-J软件对建筑物图像进行外轮廓线锐化处理，得到建筑物外轮廓线；

S3、通过Image-J软件采集建筑物外轮廓线的坐标，输出采样点坐标值；

S4、计算建筑物外轮廓线的垂直长度和同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值，并根据垂直长度与最大水平坐标差值计算建筑物的垂直度。

步骤S1中，利用带垂准仪功能的移动终端设备，保持移动终端设备的垂线与建筑物的垂线互相平行，将建筑物位于图像中部，并根据实际工程中对应的实际建筑物对图像进行编号，使实际建筑物与图像中的建筑物相对应。

步骤S2中，将建筑物图像导入Image-J软件中，利用Image-J软件的“Sharpen”功能，对建筑物图像进行锐化，突出建筑物图像中的建筑物外轮廓线。

步骤S3中，利用Image-J软件的“Multi-point”多点坐标标记功能，对建筑物外轮廓线进行标记，首先对建筑物底部和顶部进行坐标标记，然后对建筑物中部进行标记，通过Image-J软件的“Measure”功能得出建筑物外轮廓线的采样点的坐标值。

步骤S4中，所述建筑物的垂直长度的计算方法为：

将建筑物底部和顶部的垂直坐标数值相减：△y＝|y2-y1|，其中，y1为建筑物顶部的垂直坐标，y2为建筑物底部的垂直坐标，△y为建筑物的垂直长度；

所述同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值的计算方法为：

计算同一竖直方向的n个采样点的水平坐标值x1、x2、...、xn的平均值：从n个采样点的水平坐标值x1、x2、...、xn中筛选出最大值x_max和最小值x_min，计算同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值：

步骤S4中，所述建筑物的垂直度D为：D＝△x/△y。

与现有技术比，本发明产生的有益效果为：

1)本发明突破了传统的重力垂线法，通过携带有垂准仪的终端设备来保持获得的摄像构件与实际建筑物在垂直面上相互平行从而保持等比例缩放，简化了操作步骤，实现对建筑结构物垂直度测量的数据化处理；与现有垂直度的实际现场测量技术相比，本发明将建筑结构物的垂直度测量转化为手机终端测量，减少了现场实际环境的限制和由于人为误差的发生；

2)本发明在获取建筑结构物垂直度时，通过便于携带的手机终端对建筑结构物，尤其是高大、不易攀爬、量取的建筑结构物按一定标准进行摄像，再借助于图像处理软件进行图像统计分析，做到了实时、定量评价建筑结构物垂直度，节省了人工费用、效率高、精度好；并且，利用软件的“锐化”功能，区别了建筑结构物外轮廓线与其外区域的区别，通过定点测量，准确获取了该区域垂直度差别较大的地方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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得其他的附图。

图1为本发明的流程图。

图2为本发明采用有垂准仪功能的手机拍摄的原始结构物图像。

图3为利用Image-J软件对图2进行“锐化”处理过后的结构物图像。

图4为利用Image-J软件对图3进行“多点标记”功能处理过后的结构物图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种建筑结构物垂直度定量评价方法，利用带有垂准仪功能的手机，垂直拍摄结构物照片；将照片导入Image-J软件，对照片进行处理，获得结构物外轮廓线上各点的水平、垂直坐标值(xn，yn)；计算结构物同一外轮廓垂线的最大水平值x_max、最小水平值x_min与其平均值的最大偏差值△x，与结构物垂直长度相除，得到垂直度D，再通过对比各个结构物垂直度允许误差标准，来判定该结构物是否误差过大。通过便携式的手机以与结构物垂线互相平行的标准来拍摄建筑结构物的照片，利用计算机软件对图像进行处理和分析，根据各个坐标点统计数值，从而得出垂直度D。与传统评价方法相比，有着将投入繁琐的人工劳动转化为简单的数据处理优势。具体步骤如下：

S1、利用移动终端设备采集建筑物图像；

步骤S1中，利用带垂准仪功能的移动终端设备，保持移动终端设备的垂线与建筑物的垂线互相平行，将建筑物位于图像中部，并根据实际工程中对应的实际建筑物对图像进行编号，使实际建筑物与图像中的建筑物相对应。

S2、利用Image-J软件对建筑物图像进行外轮廓线锐化处理，得到建筑物外轮廓线；

步骤S2中，将建筑物图像导入Image-J软件中，利用Image-J软件的“Sharpen”功能，对建筑物图像进行锐化，突出建筑物图像中的建筑物外轮廓线。

S3、通过Image-J软件采集建筑物外轮廓线的坐标，输出采样点坐标值；

步骤S3中，利用Image-J软件的“Multi-point”多点坐标标记功能，对建筑物外轮廓线进行标记，首先对建筑物底部和顶部进行坐标标记，然后对建筑物中部进行标记，通过Image-J软件的“Measure”功能得出建筑物外轮廓线的采样点的坐标值。

S4、计算建筑物外轮廓线的垂直长度和同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值，并根据垂直长度与最大水平坐标差值计算建筑物的垂直度。

步骤S4中，所述建筑物的垂直长度的计算方法为：

将建筑物底部和顶部的垂直坐标数值相减：△y＝|y2-y1|，其中，y1为建筑物顶部的垂直坐标，y2为建筑物底部的垂直坐标，△y为建筑物的垂直长度；

所述同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值的计算方法为：

计算同一竖直方向的n个采样点的水平坐标值x1、x2、...、xn的平均值：从n个采样点的水平坐标值x1、x2、...、xn中筛选出最大值x_max和最小值x_min，计算同一竖直方向的建筑物外轮廓线的水平坐标差值：

步骤S4中，所述建筑物的垂直度D为：D＝△x/△y。

具体实例中采用的硬件与软件为：(1)小米8青春版，2400万像素；(2)Image-J软件。

操作步骤为：打开带有垂准仪功能的高像素摄像手机，对待测混凝土圆柱进行拍照，获得混凝土圆柱的图片数据。拍得的垂线长度如图2所示，通过手机垂准仪显示垂直度为0，垂直地和较为水平地将待测的建筑结构物垂直度的全貌拍摄下来，并标记该建筑结构物的型号。

将处理好的建筑结构物图片导入到Image-J软件中，如图3所示，利用软件自带的锐化“Sharpen”功能对图片进行锐化处理，更清晰地显示出建筑物构件的外边缘轮廓线。

在Image-J软件中，利用其“Multi-point”多点坐标标记功能，观察相片中构件同一外轮廓线中较为突出的点。如图4所示，先对其外边缘线的底部和顶部进行标记，分别获得X1和X2点，然后在X1、X2点中进行逐个标记，依次得到X3、X4、X5、X6、X7的水平坐标值。

通过软件的“Measure”功能，从而获得其在相片中的(x,y)坐标值，如表1所示，X1点坐标值为(x1，y1)，X2点坐标值为(x2，y2)。

表1建筑物外轮廓线的采样点坐标

外边缘线的垂直长度△y为底部和顶部点的垂直坐标数值相减即△y＝|y2-y1|＝1525.25，根据7个点的水平值x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7，求其平均值从7个水平值中筛选出最大值x_max＝x3和最小值x_min＝x6，并做如下处理得到同一外边缘轮廓线水平最大差值△x。

得到建筑结构物的垂直度D＝△x/△y＝0.2％。

综上所述，其他类似建筑结构物，均可通过本发明方法获取建筑结构物的垂直度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。