本发明涉及场景监测，尤其是涉及一种多站组网视觉跟踪的监测系统及监测方法。
背景技术：
1、随着社会经济发展，体现现代建筑艺术的大型结构建筑越来越多，相应的结构体系也越来越复杂。为缩短项目工期，以及提高劳动力与劳动工具利用率，大型结构建筑往往选择多场景同步施工，但也带来了更高的施工难度，同时对安全施工的把控能力提出了更高的要求。然而，现有的施工监测设备总体而言都有各自的不足之处且适用性不强，因此需要进行改进。
2、经过检索，申请公布号cn116976625a公开了一种基于gis系统的智慧工地监测系统，具体公开了：利用gis系统获取目标工地的地理地貌信息并配合预置的施工模型库进行计算机模拟三维建模，以此实现施工过程的可视化监测。但其测量精度有限，且预设模型必定与实际存在出入，其监测只能把控整体而很难了解具体细节。
3、申请公布号cn115436392a公开了无人机检测和监测桥梁墩柱竖直度及外观质量缺陷的方法，具体公开了：使用相位测距装置等获得桥墩施工三维模型信息，具有较高的测距精度，一般可达毫米级。但其测距精度受限于相位差的测量精度和激光的调制频率，且易受大气温度、气压等环境影响，因此不适用于远程测距。
4、申请公布号cn111796293a公开了一种基于脉冲激光测距装置的模板构件施工监测方法，具体公开了：使用脉冲激光测距装置获得实时施工位姿状态信息，可以实现远程测距但受待测目标表面平滑度和时间测量技术的影响。但该现有技术测距精度一般不高，且传统的脉冲测距系统多采用低重频、窄脉宽激光以及大口径接收望远镜以提高回波信号光的强度，导致系统体积较大。
5、综上所述，如何设计一种精度高、抗干扰性强且体积较小的施工监测设备为需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的精度低、抗干扰性弱且体积较大的缺陷而提供一种多站组网视觉跟踪的监测系统及监测方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本发明的一个方面，提供了一种多站组网视觉跟踪的监测系统，包括全局控制子系统、姿态监测子系统和主动靶标，所述全局控制子系统包括至少两台光电经纬仪和控制模块，姿态监测子系统包括至少两台视觉成像测站，所述光电经纬仪和视觉成像测站与控制模块通信；所述主动靶标布置于待监测结构上并发出红外光束至光电经纬仪和视觉成像测站，构建全局控制坐标系，标定视觉成像测站和待监测结构相对于全局控制坐标系的转换关系，所述视觉成像测站根据主动靶标和跟踪算法预测结果跟踪待监测结构进行监测，实时解算待监测结构的位姿参数。
4、作为优选的技术方案，所述的视觉成像测站包括焦距可调的相机和视轴调整装置。
5、作为优选的技术方案，所述的主动靶标上设有利用红外光源阵列构成的靶标点。
6、根据本发明的另一个方面，提供了一种采用所述多站组网视觉跟踪监测系统的监测方法，具体包括以下步骤：
7、步骤s1，根据待监测结构场景布设光电经纬仪和视觉跟踪测站，主动靶标发射光束至光电经纬仪和视觉成像测站；
8、步骤s2，通过主动靶标标定光电经纬仪坐标，构建全局控制坐标系；通过光电经纬仪和视觉成像测站对准，构建视觉测量网；
9、步骤s3，构建全局控制坐标系与待监测结构坐标系之间的转换关系；
10、步骤s4，视觉成像测站根据主动靶标和跟踪算法预测结果跟踪待监测结构，获得监测图像；
11、步骤s5，控制模块根据监测图像实时解算待监测结构的位姿参数。
12、作为优选的技术方案，所述光电经纬仪包括第一光电经纬仪和第二光电经纬仪，所述步骤s2具体包括以下步骤：
13、步骤s201，第一和第二光电经纬仪分别记录主动靶标的水平旋转角与俯仰角，解出该主动靶标相对于第一和第二光电经纬仪的坐标，进一步得到第一和第二光电经纬仪之间的坐标变换矩阵；定义第一光电经纬仪位置为全局控制坐标系原点；
14、步骤s202，在全局控制坐标系下，第一和第二光电经纬仪与每台视觉成像测站的相互对准，解出视觉成像测站的位置。
15、作为优选的技术方案，所述的步骤s3具体包括以下步骤：
16、步骤s301，在待监测结构底部布置主动靶标，在视觉成像测站的引导下控制光电经纬仪对准主动靶标，解出主动靶标在全局控制坐标系下的坐标；
17、步骤s302，根据待监测结构图纸，确定其本体坐标系；根据主动靶标在本体坐标系和全局控制坐标系下的坐标构建两个坐标系之间的转换关系。
18、作为优选的技术方案，所述的步骤s4具体包括以下步骤：
19、步骤s401，初始状态下，视觉成像测站通过目标识别算法对主动靶标进行目标锁定；
20、步骤s402，监测结构状态改变时，主动靶标位置发生改变；通过kcf算法对主动靶标进行方位跟踪，得到训练样本数据；
21、步骤s403，利用训练样本数据对kcf算法滤波器进行训练，根据滤波器的响应值大小判别主动靶标的位置，得到滤波器最大响应值的位置即为主动靶标的最佳预测位置；
22、步骤s404，视觉成像测站根据最佳预测位置进行跟踪，获得监测图像。
23、作为优选的技术方案，所述的步骤s401中的目标识别算法为yolov5s目标识别算法。
24、作为优选的技术方案，所述的视觉成像测站包括相机和视轴调整装置，所述步骤s402中，视觉成像测站控制相机调整角度及俯仰，实现对主动靶标的视觉持续跟踪；调整相机焦距，使所有主动靶标始终落入相机的有效成像视场及景深范围内且相机视轴指向主动靶标区域。
25、作为优选的技术方案，所述的步骤s5具体包括以下步骤：
26、步骤s501，视觉成像测站根据监测图像对主动靶标进行三维坐标估计并记录估计坐标数据，根据估计坐标数据估计主动靶标的姿态角度；
27、步骤s502，根据主动靶标的姿态角度实时解算待检测结构的位姿参数。
28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29、1)本发明通过至少两台光电经纬仪实现了激光交会测量，通过视觉成像测站实现了视觉跟踪测量，构建了结合激光交会测量与视觉跟踪测量的多站组网监测系统，利用光电经纬仪的高精度测角能力构建全局控制测量网，同时利用视觉成像设备的大尺度感知能力捕获目标位姿变化，能够在超大尺度范围内监测大型结构状态参数，保障施工过程的安全性和可靠性；传统的脉冲测距系统多采用低重频、窄脉宽激光以及大口径接收望远镜以提高回波信号光的强度，导致系统体积较大，本发明则主要采用视觉成像测站和光电经纬仪，减小了系统的体积；
30、2)本发明提出了多站组网视觉跟踪监测系统参数现场标定方法，利用双光电经纬仪的交会测量信息作为参考基准，既能建立不同视觉成像测站之间的坐标转换关系，又能构建准确的主动靶标几何约束关系，具有标定简单灵活的优势，能够适应各类复杂应用场景的状态监测需求；
31、3)本发明提出了基于红外主动靶标的多站组网视觉位姿测量方法，利用红外光源阵列构成的主动靶标主动发射光束，通过多台视觉成像测站同时采集靶标图像，结合主动靶标的几何先验解算位置坐标和姿态角度，能够有效克服雨雾天气、光照变化等复杂环境因素的影响，提升大型结构同步施工现场监测的准确性和稳定性；
32、4)本发明提出了基于成像视轴指向变换的多站组网协同跟踪监测方法，根据靶标图像信息推算测站与目标之间的距离，控制视觉成像测站切换使用不同焦距的相机以满足视场及景深要求，能够利用多站组网协同控制优势提升跟踪成像效率和位姿测量精度，从而保证大型结构同步施工过程状态监测的动态性和实时性。
1.一种多站组网视觉跟踪的监测系统，其特征在于，包括全局控制子系统、姿态监测子系统和主动靶标(3)，所述全局控制子系统包括至少两台光电经纬仪(10)和控制模块(11)，姿态监测子系统包括至少两台视觉成像测站(20)，所述光电经纬仪(10)和视觉成像测站(20)分别与控制模块(11)通信；所述主动靶标(3)布置于待监测结构(4)上并发出红外光束至光电经纬仪(10)和视觉成像测站(20)，构建全局控制坐标系，标定视觉成像测站(20)和待监测结构(4)相对于全局控制坐标系的转换关系，所述视觉成像测站(20)根据主动靶标(3)和跟踪算法预测结果跟踪待监测结构(4)进行监测，实时解算待监测结构(4)的位姿参数。
2.根据权利要求1所述的一种多站组网视觉跟踪的监测系统，其特征在于，所述的视觉成像测站(20)包括焦距可调的相机和视轴调整装置。
3.根据权利要求1所述的一种多站组网视觉跟踪的监测系统，其特征在于，所述的主动靶标(3)上设有利用红外光源阵列构成的靶标点。
4.一种采用权利要求1所述多站组网视觉跟踪监测系统的监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述光电经纬仪(10)包括第一光电经纬仪和第二光电经纬仪，所述步骤s2具体包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述的步骤s3具体包括以下步骤：
7.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述的步骤s4具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述的步骤s401中的目标识别算法为yolov5s目标识别算法。
9.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述的视觉成像测站(20)包括相机和视轴调整装置，所述步骤s402中，视觉成像测站(20)控制相机调整角度及俯仰，实现对主动靶标(3)的视觉持续跟踪；调整相机焦距，使所有主动靶标(3)始终落入相机的有效成像视场及景深范围内且相机视轴指向主动靶标(3)区域。
10.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述的步骤s5具体包括以下步骤：
