Программно-аппаратный комплекс ФОТОМИКРОМЕТР 1D/2D

1. Назначение системы: программно-аппаратный комплекс «Фотомикрометр 1D/2D» предназначен для выполнения мониторинга динамики величины раскрытия трещин и деформационных швов по одной или двум координатным осям на основе использования фотоснимков и методов фотограмметрии.
2. Состав системы: «Фотомикрометр 1D/2D» состоит из фотомаяка (две пластины, на которые нанесены специальные метки), цифровой фотокамеры (в комплект поставки не входит) и специальной фотограмметрической программы Photomicrometer 1D/2D. Маяки могут быть двух типов: PMC-1D (для одномерных определений, Рис.1) и PMC-2D (для двухмерных определений, Рис. 2).
3. Принцип работы: фотомаяк устанавливается (закрепляется) на объекте (объектах) мониторинга и периодически фотографируются фотоаппаратом. Полученные фотоснимки загружаются в программу Photomicrometer 1D/2D, где в результате автоматизированной фотограмметрической обработки определяется взаимное положение пластин маяка по одной или двум координатным осям. Деформации или перемещения находят по результатам сравнения взаимного положения пластин маяка, которые были определены в разных циклах наблюдений.
4. Методы съемки и обработки измерений: система позволяет выполнять мониторинг как по одиночным снимкам, так и по сериям снимков в каждом цикле.
5. Диапазон возможных расстояний съемки: от 0.5 до 50 м.
6. Диапазон возможных ракурсов съемки: PMC-1D вертикальный угол ±70°, горизонтальный угол ±50°; PMC-2D вертикальный и горизонтальный угол ±50.
7. Величина определяемых деформаций или перемещений: до 2 см по горизонтальной и до 1.5 см. по вертикальной координатным осям.
8. Точность определения перемещений и деформаций: зависит от класса точности применяемых фотограмметрических маяков и условий съемки. В настоящее время выпускаются фотомаяки, обеспечивающие точность (повторяемость) фотограмметрических определений 0.1 мм и 0.05 мм. Класс точности указывается в маркировке маяка. Например, маркировка PMC-2D 0.05 означает маяк для двухмерного мониторинга с точностью 0.05 мм., а PMC-1D 0.1 – маяк для одномерных определений с точностью 0.1 мм.
9. Комплект поставки: поставляются фотомаяки (PMC-1D или PMC-2D) и программное обеспечение Photomicrometer 1D/2D (работает с обоими видами маяков) или облегченная версия – Photomicrometer 1D (работает только с маяками PMC-1D). Предполагается, что съемка будет выполняться на фотокамеру исполнителя.
10. Требования к фотокамере: для съемки подходит большинство фотокамер – от телефонов до зеркальных камер со среднефокусными и длиннофокусными объективами. Если использовать функцию устранения дисторсии, то подойдет вообще любая камера. В зависимости от фокусного расстояния объектива фотокамеры существуют ограничения на предельные расстояния съемки. Наиболее универсальными с точки зрения доступных расстояний съемки являются камеры-телекомпакты.


1. Описание фотомаяков. Маяки изготовлены из гибкого ПВХ-пластика толщиной 0.6 мм (Рис.1 и Рис.2). Каждый из маяков состоит их двух пластин (широкой и узкой), которые закрепляются по обе стороны исследуемой трещины. Широкие пластины маяков имеют размеры 50х92 мм (маяк PMC-1D) и 60х92 мм (маяк PMC-2D). Узкие пластины обоих типов маяков могут иметь размеры 25х140 или 25х180 мм в зависимости от модификации. Для мониторинга пластины маяка закрепляются по обе стороны исследуемой трещины. На пластинах напечатаны кодовые марки (Аруко) и специальные измерительные области в виде черных квадратов и прямоугольников, взаимное положение и видимые размеры которых меняются при наличии динамики у исследуемой трещины.




2. Назначение маяка. Маяк предназначен для задания масштаба, системы координат и выполнения фотограмметрических измерений по снимкам маяка в процессе мониторинга.
Благодаря кодовым маркам и алгоритмам, реализованным в программе Photomicrometer 1D/2D, фотограмметрические измерения маяка выполняются в автоматизированном режиме.
3. Способы крепления маяка. Широкая и узкая пластины маяка могут быть закреплены по обе стороны исследуемой трещины одним из следующих основных способов:
- при помощи сильного клея (например, клей для ПВХ);
- при помощи двухсторонней клейкой монтажной ленты;
- при помощи винтов.
Выбранный способ крепления должен обеспечивать надежную фиксацию пластин маяка на весь период проведения мониторинга. В зависимости от ряда условий тот или иной способ крепления может оказаться более предпочтительным.



1. Назначение. Программа Photomicrometer 1D/2D (Рис.3) предназначена для выполнения автоматизированной фотограмметрической обработки снимков маяков PMC-1D и PMC-2D, выполненных в процессе мониторинга. Облегченная версия программы Photomicrometer 1D работает только с маяками PMC-1D.

2. Основной функционал программы. Программа позволяет автоматически находить маяк на снимке; автоматически находить измерительные области маяка и подсчитывать число пикселей в них; осуществлять масштабирование выполненных измерений и определять взаимное положение широкой и узкой пластин маяка в двухмерной системе координат (маяк PMC-2D) или по одному направлению (маяк PMC-1D). Для обработки перспективных снимков в программе предусмотрен режим их трансформирования на углы, полученные из решения обратной фотограмметрической засечки (ОФЗ). Решение ОФЗ и трансформирование выполняются автоматически и не требуют от пользователя специальных знаний или дополнительных усилий. Также программа выполняет оценку точности фотограмметрических определений по внутренней сходимости измерений; позволяет учитывать температурную поправку; обрабатывать временные ряды снимков, выполненных в разных циклах наблюдений; вычислять и визуализировать деформации и формировать отчет выполненного мониторинга.
3. Основные методы, реализованные в программе. В программе реализован алгоритм измерения марок Аруко; алгоритм решения обратной фотограмметрической засечки и алгоритм трансформирования снимков на найденные из ОФЗ углы. Также программа выполняет бинаризацию изображения маяка и подсчитывает число пикселей в специальных измерительных областях маяка, которые используются для определения взаимного положения пластин маяка. Все алгоритмы адаптированы под решение конкретной задачи выполнения мониторинга трещин и деформационных швов по снимкам маяков PMC, закрепленных на них.

---