面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算.pdf
《面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、SOFTWARE2023软 件第 44 卷 第 7 期2023 年Vol.44,No.7作者简介:刘志伟(1997),男,河南安阳人,硕士研究生,研究方向:嵌入式、通信;张雪灵(1998),女,上海人,硕士研究生,研究方向:建筑安全技术及工程;粱鉴如(1961),男,上海人,本科,高级实验师、硕士研究生导师,研究方向:嵌入式开发及应用。通讯作者:杨明来(1970),男,吉林长春人,博士,教授、硕士研究生导师,研究方向:轨道交通安全技术。面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算刘志伟1 张雪灵2 梁鉴如1 杨明来1,2(1.上海工程技术大学电子电气工程学院,上海 201620;2.上海应用技术大学轨
2、道交通学院,上海 201418)摘要:针对现在建筑沉降监测系统数据噪声大、实时性差以及智能化水平低的问题,本文提出一种基于边缘计算和图像处理的建筑沉降监测系统。该系统把激光光斑图像、倾斜角度和 GPS 数据的处理任务放置在边缘节点处完成,通过 4G 网络将处理完成的数据发送到服务器,减少了数据传输时间,提高了实时性。实验结果表明,整个系统可实时高效智能化地监测和预警建筑沉降信息。关键词:边缘计算;建筑沉降;图像处理中图分类号:TP277 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2023.07.024本文著录格式:刘志伟,张雪灵,梁鉴如,等.面向建筑沉降监测的图
3、像处理与边缘计算J.软件,2023,44(07):095-098Image Processing and Edge Computing for Building Settlement MonitoringLIU Zhiwei1,ZHANG Xueling2,LIANG Jianru1,YANG Minglai1,2(1.School of Electronic and Electrical Engineering,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620;2.School of Rail Transit,Shangha
4、i University of Applied Sciences,Shanghai 201418)【Abstract】:Aiming at the problems of large data noise,poor real-time performance and low intelligence level of building settlement monitoring system,this paper proposes a building settlement monitoring system based on edge computing and image processi
5、ng.The system places the processing tasks of laser spot image,tilt angle and GPS data at the edge node to complete,and sends the processed data to the server through the 4G network.Reduced data transfer time and improved real-time performance.The experimental results show that the whole system can m
6、onitor and warn building settlement information in real time,efficiently and intelligently.【Key words】:edge computing;building settlement;image processing设计研究与应用0 引言随着城市的发展,高层建筑随处可见。然而在其施工期和使用阶段容易受到地质环境或施工材料等影响而造成变形、沉降等危险。因此对建筑进行周期性的安全监测具有非常重要的意义。对于建筑沉降监测的方法可分为两种:一种是通过各种传感器设备监测变形、沉降等数据;另一种是采用计算机、图像处
7、理和深度学习等多学科交叉技术对建筑结构的形态监测。文献 1 采用静力水准仪进行建筑远程监测,提高了监测结果可靠性,但监测系统操作繁琐,外部条件变化会对监测结果产生一定影响。文献 2 提出一种基于多传感器和 RBF 神经网络的建筑沉降监测方法,文献 3 基于改进 GM-BP 神经网络模型,对高层建筑沉降进行预测。两者都提高了沉降监测的可靠性和沉降预测的精度,但是数据采集和传输速度慢,无法实现实时的数据显示。基于上述存在的问题,针对数据量大、传输速度慢、无法实时显示建筑沉降和倾斜的情况,本文运用边缘计算以及图像处理知识,设计并开发基于边缘计算和图像处理的建筑沉降监测系统。该系统减少数据传输量,提高
8、了传输速度,降低丢包率,实现智能化监测。1 基于边缘计算的沉降监测架构沉降监测系统架构如图 1 所示,分为云计算层、边缘层、设备层三大块4。云计算层包括两大任务,一个96软 件第 44 卷 第 7 期SOFTWARE是进行数据库的存储与调取;另一个是进行远程的设备操作,通过 4G 网络将任务指令发送到边缘节点。边缘层是由众多的边缘节点组成,每个边缘节点负责本节点位置信息,倾斜和俯仰角度以及靶标上光斑点移动距离的计算。设备层包括 GPS 天线、激光器、USB 摄像头和倾角传感器等各种设备,它既是系统中的信息采集部分,也是执行部分。沉降量管理 存储 计算 系统控制云计算层数据采集 数据预处理 数据
9、分析 协议转换 4G网络边缘层USB摄像头 激光发射器 GPS天线 倾角传感器设备层数据上传数据上传控制调节控制调节图 1 建筑沉降监测系统总体构架Fig.1 Overall framework of building subsidence monitoring system2 基于边缘计算的建筑沉降监测数据处理基于边缘计算的建筑沉降监测数据处理流程共分为两部分:一部分是边缘层,主要工作是对采集到的数据进行实时处理以及筛选和发送操作;另一部分是云端程序,通过调取数据库中的数据进行地图管理、状态管理和告警管理等。本系统需要通过对摄像头实时拍摄的照片进行图像处理后,分析其中心点偏移情况进而判断建筑
10、物本体的倾斜、沉降等信息。在进行图像处理过程中,涉及到了图像灰度化、高斯滤波、Canny 边缘检测和光斑中心点计算等步骤5。2.1 Canny 边缘检测Canny 边缘检测是一种非常流行的边缘检测算法,Canny 算子主要是通过以下 5 个步骤实现对图像的边缘检测6。步骤 1:先将图像灰度化,然后利用高斯滤波消除噪声以及进行图像平滑处理。步骤 2:计算每个像素点的梯度方向及幅值。具体是对平滑后的图像使用 Sobel 算子计算水平方向和竖直方向的一阶导数(图像梯度)(Gx(i,j)和 Gy(i,j)。根据得到的这两幅梯度图找到边界的梯度和方向。如式(1)、式(2)所示:22(,)(,)(,)xy
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 面向 建筑 沉降 监测 图像 处理 边缘 计算
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。