【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及摄影测量，具体涉及一种土木工程用地形勘测装置。
技术介绍
1、土木工程用地形勘测过程中往往需要对道路、桥梁、边坡等进行测量，获取其形状或者沉降与变形情况，例如cn116608829a公开的一种用于土木工程的道路桥梁沉降勘测装置及其使用方法，用于实现土木工程的勘测。
2、但是现有的勘测装置需要固定在稳定的地面上，但是由于勘测环境的多样性，有些场景下需要在船上或者是使用无人机搭载勘测装置进行勘测，无论是船或是无人机都不能为勘测装置提供稳定的支撑和固定的条件，导致难以获得准确的勘测结果。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种土木工程用地形勘测装置。
2、本专利技术一个实施例提供了一种土木工程用地形勘测装置，包括相机、升降装置，升降装置包含螺丝杆、升降步进电机，升降装置还包括上底板、下底板、载物板，其中上底板和下底板外表面分别安装上云台和下云台，相机固定在相机底座上，相机底座固定在转轴丝杠上，转轴丝杠一端连接在旋转步进电机上，另一端固定在轴承上；旋转步进电机和轴承固定在载物板下方，其中上云台、下云台、升降步进电机、旋转步进电机由安装在控制盒内的处理器控制；
3、处理器利用相机对目标物进行摄影测量，获得若干时刻下的目标物上所有位置的测量结果，记为历史测量结果，根据历史测量结果获得下一时刻目标物上所有位置的测量结果，包括：
4、若干时刻下的历史测量结果的误差记为控制误差，将若干时刻下的控制误差输入卡尔曼滤波算法获取若
5、用摄影测量误差修正历史测量结果；将修正后的历史测量结果以及下一时刻目标物上所有位置的测量结果重新作为历史测量结果，根据历史测量结果获得所述下一时刻之后的下个时刻的测量结果。
6、优选的，所述勘测装置的外支架上包括上固定桩、下固定桩、侧固定桩。
7、优选的，所述螺丝杆是中空的，上云台、相机、旋转步进电机与处理器连接时，连接的数据线从螺丝杆上方穿入，经过螺丝杆中空的内部与处理器相连。
8、优选的，所述测量结果包括目标物每个位置的沉降量、变形量、与相机的距离以及目标物每个位置的点云，所述目标物包括：边坡、桥梁、基桩。
9、优选的，所述控制误差的具体获取步骤如下：
10、获取目标物每个位置的测量结果分别与每个位置的所有邻域位置的测量结果的差值，记为每个位置的差异特征，每个时刻下每个位置的差异特征与前后相邻的两个时刻下每个位置的差异特征的差值的均值记为每个时刻的目标差异特征，将历史测量结果中所有时刻下得到的每个位置的目标差异特征降维成一维，所有时刻下的一维降维结果记为每个位置的误差向量，将所有位置的误差向量聚类成若干个类别，获取每个类别中所有误差向量的均值，将所有类别的均值构成的一个向量记为控制误差。
11、优选的，所述利用控制误差c1控制上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机，包括的具体步骤如下：
12、将控制误差c1输入到全连接神经网络中，全连接神经网络输出上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机的控制参数，上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机根据控制参数进行转动。
13、优选的，所述利用摄影测量误差修正测量结果t得到下一时刻目标物上所有位置的测量结果，包括的具体步骤如下：
14、根据摄影测量误差获取高斯滤波核的宽度，使用所述宽度的高斯滤波核对下一时刻下目标物上所有位置的测量结果t进行高斯滤波，得到下一时刻下目标物上所有位置的测量结果。
15、优选的，所述降维时使用pca降维算法。
16、优选的，所述聚类时使用的是k-means聚类算法。
17、优选的，所述根据摄影测量误差获取高斯滤波核的宽度，包括的具体步骤如下：
18、摄影测量误差中的所有元素进行线性归一化，归一化之后的元素的均值记为噪声程度，噪声程度乘以预设数值n，得到的结果记为p，将大于p且与p差值最小的一个奇数作为高斯滤波核的宽度。
19、本专利技术的技术方案的有益效果是：
20、本专利技术的勘测装置可安装于船只或者无人机等固定或者安装不稳定的具有颠簸情况的场景。
21、利用相机进行摄影测量的测量结果获得控制误差c1，利用控制误差c1控制上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机，再次利用相机进行摄影测量并获得下一时刻的测量结果t；该过程一定程度的避免因固定或者安装不稳定导致的颠簸情况的干扰。
22、获取测量结果t的误差c2，误差c2与控制误差c1的差值记为摄影测量误差，利用摄影测量误差修正测量结果t和历史测量结果得到下一时刻的测量结果；该过程减少了一部分摄影测量的误差。
23、将修正后的测量结果以及下一时刻的测量结果重新作为历史测量结果，根据历史测量结果获得下一时刻后的下个时刻的测量结果。本专利技术避免了勘测设备固定或安装不稳定时测量不准确的问题。该过程保证后续的时刻可以对控制误差c1和摄影测量误差被更新。
24、综上所述，一方面上述虽然将历史测量结果的误差记为控制误差，用于描述安装或固定不稳定的颠簸情况的影响，但是这其中也必定包含的有摄影测量所存在的误差（也即摄影测量误差），因此只根据控制误差控制上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机是不准确的，但是控制误差中的颠簸情况的影响是主要的，摄影测量所存在的误差相对来说是次要的，因此即便是直接使用控制误差进行控制，也是能够消除一部分颠簸情况的影响的。另一方面，由于控制误差只能消除一部分颠簸情况的影响，因此上述获得的摄影测量误差也包含一定的颠簸情况的影响，因此利用摄影测量误差修正测量结果准确度依旧不高。基于这两方面，在修正后的测量结果上再次获得所述下一时刻之后的下个时刻的测量结果，这个过程中涉及到控制误差和摄影测量误差的重新计算，使得控制误差和摄影测量误差之间相互更新，使得勘测装置中上云台、下云台、升降步进电机以及旋转步进电机控制过程更加准确可靠，从而使得下一时刻之后的下个时刻的测量结果更加准确。
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1.一种土木工程用地形勘测装置，包括相机（9）、升降装置（15），升降装置（15）包含螺丝杆（3）、升降步进电机（4），其特征在于，升降装置（15）还包括上底板（6）、下底板（7）、载物板（5），其中上底板（6）和下底板（7）外表面分别安装上云台（1）和下云台（2），相机（9）固定在相机底座（8）上，相机底座（8）固定在转轴丝杠（10）上，转轴丝杠（10）一端连接在旋转步进电机（12）上，另一端固定在轴承（11）上；旋转步进电机（12）和轴承（11）固定在载物板（5）下方，其中上云台（1）、下云台（2）、升降步进电机（4）、旋转步进电机（12）由安装在控制盒（13）内的处理器（14）控制；
2.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述勘测装置的外支架（16）上包括上固定桩（1602）、下固定桩（1604）、侧固定桩（1603）。
3.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述螺丝杆（3）是中空的，上云台（1）、相机（9）、旋转步进电机（12）与处理器（14）连接时，连接的数据线从螺丝杆（3）上方穿入，经过螺丝杆（3
4.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述测量结果包括目标物每个位置的沉降量、变形量、与相机（9）的距离以及目标物每个位置的点云，所述目标物包括：边坡、桥梁、基桩。
5.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述控制误差的具体获取步骤如下：
6.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述利用控制误差C1控制上云台（1）、下云台（2）、升降步进电机（4）以及旋转步进电机（12），包括的具体步骤如下：
7.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述利用摄影测量误差修正测量结果t得到下一时刻目标物上所有位置的测量结果，包括的具体步骤如下：
8.根据权利要求5所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述降维时使用PCA降维算法。
9.根据权利要求5所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述聚类时使用的是K-Means聚类算法。
10.根据权利要求7所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述根据摄影测量误差获取高斯滤波核的宽度，包括的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种土木工程用地形勘测装置，包括相机（9）、升降装置（15），升降装置（15）包含螺丝杆（3）、升降步进电机（4），其特征在于，升降装置（15）还包括上底板（6）、下底板（7）、载物板（5），其中上底板（6）和下底板（7）外表面分别安装上云台（1）和下云台（2），相机（9）固定在相机底座（8）上，相机底座（8）固定在转轴丝杠（10）上，转轴丝杠（10）一端连接在旋转步进电机（12）上，另一端固定在轴承（11）上；旋转步进电机（12）和轴承（11）固定在载物板（5）下方，其中上云台（1）、下云台（2）、升降步进电机（4）、旋转步进电机（12）由安装在控制盒（13）内的处理器（14）控制；
2.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述勘测装置的外支架（16）上包括上固定桩（1602）、下固定桩（1604）、侧固定桩（1603）。
3.根据权利要求1所述一种土木工程用地形勘测装置，其特征在于，所述螺丝杆（3）是中空的，上云台（1）、相机（9）、旋转步进电机（12）与处理器（14）连接时，连接的数据线从螺丝杆（3）上方穿入，经过螺丝杆（3）中空的内部与处理器（14）相连。
【专利技术属性】
技术研发人员：田兴，赵洪斌，王柏平，刘仁杰，张元甫，吴果，吴红坤，宝杰，李红彬，常笑，
申请(专利权)人：陕西炬烽建筑劳务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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