多重坐标系融合的裂缝三向测量方法研究

来源：电子测量技术杂志2025年第19期北京时间：

作者：胡宇，李登华，丁勇

单位：1.南京理工大学安全科学与工程学院 南京 210024; 2.南京水利科学研究院 南京 210029; 3.水利部水库大坝安全重点实验室 南京 210024

摘要：单目视觉测量存在深度信息缺失，无法准确计算裂缝三向变形的问题。为解决该问题，本文提出了一种多重坐标系融合的裂缝三向测量方法。通过设计同心圆点阵标靶，建立裂缝等效位移模型，将测量裂缝三向变形问题转化为测量标靶主板与副板的三向变形问题。通过相机拍摄，对图片进行密度聚类和偏心修正后获得特征点集，再通过EPnP算法求取投影矩阵，利用最小二乘法对副板点集进行三维重建，获得副板点集在给定世界坐标系下的坐标，计算副板前后坐标变化量，即裂缝三向变形值。通过三轴滑台试验，验证了本文方法的精度、鲁棒性、泛化能力，结果表明算法在室内条件下最大偏差0.35 mm，三向测量误差均在±0.35 mm之内，现场试验条件下仍能保持±0.4 mm的测量精度，满足规范对裂缝测量的要求（±0.5 mm）。

关键词：单目视觉;裂缝测量;三维重建;投影矩阵

基金资助：国家重点研发计划资助项目（2024YFC3210703）、国家自然科学基金长江水科学研究联合基金(U2240221)、国家自然科学基金资助项目（51979174）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（Y724011）项目资助