[發(fā)明專利]基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210324694.5
• 申請(qǐng)日: 2012-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN102842203A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許薛軍;羅廣發(fā);李林生;鐘清文;單成林;趙儉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省公路管理局
• 主分類號(hào): G08B21/00
• 分類號(hào): G08B21/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橋梁監(jiān)測(cè)方法，更具體地說，尤其涉及一種基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)公路建設(shè)總量實(shí)現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸緊張狀況總體緩解，已建成的水上橋梁、高架橋數(shù)量巨大，橋梁病害的獲取工作量大，目前橋梁檢查工作耗時(shí)費(fèi)力，一些交通繁忙路段因?yàn)闄z測(cè)效率低下影響了交通暢通。

目前技術(shù)存在的問題是：通常采用接觸式人工直接測(cè)量方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以準(zhǔn)確測(cè)量橋梁裂縫寬度、周長(zhǎng)、面積，影響對(duì)橋梁病害進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)效率及準(zhǔn)確性高且成本較低的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法，其中該方法包括下述步驟：（1）獲取橋梁上預(yù)定位置的視頻數(shù)據(jù)；（2）對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理；（3）獲取橋梁病害情況；（4）對(duì)橋梁的使用狀況進(jìn)行評(píng)估并進(jìn)行預(yù)警。

上述的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法中，步驟（1）所述的獲取橋梁上預(yù)定位置的視頻數(shù)據(jù)具體為：采用攝像機(jī)拍攝預(yù)定的橋梁位置，獲取原始視頻數(shù)據(jù)，并通過視頻圖像編碼器將圖像數(shù)據(jù)壓縮打包，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。

上述的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法中，步驟（2）所述的視頻數(shù)據(jù)處理具體包括以下步驟：①確定接收到的圖像數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的橋梁位置，從預(yù)先拍攝的正常橋梁的視頻片斷中找到相同的橋梁位置視頻，并抽取視頻幀作為樣本視頻幀，在獲取的橋梁視頻數(shù)據(jù)中進(jìn)行搜索、查找、定位，并與樣本視頻幀進(jìn)行對(duì)比，與樣本視頻幀差別較大或前后兩幀差別較大的視頻幀，作為橋梁嫌疑病害視頻幀，并將嫌疑視頻幀提取，存儲(chǔ)成橋梁病害圖片；②將橋梁病害圖片依序進(jìn)行灰度化、拉伸以及平滑處理。

上述的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法中，步驟（3）所述的橋梁病害獲取，具體包括以下步驟：

①采用拉普拉斯算子對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)；

②使用最大類間方差方法得到圖像的單峰閾值；

③根據(jù)上一步驟所得的閾值將圖像分割成前景和背景，前景即病害圖像；

④通過對(duì)病害圖像進(jìn)行掃描，找到水平方向最大的寬度作為病害的寬度特征值；

⑤通過統(tǒng)計(jì)病害圖像邊緣點(diǎn)的距離作為病害的周長(zhǎng)特征值；

⑥通過統(tǒng)計(jì)病害圖像包含的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)作為病害的面積特征值。

上述的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法中，步驟（3）所述的橋梁病害獲取，具體還包括以下步驟：

①在實(shí)際場(chǎng)景中布置兩個(gè)容易檢測(cè)并已知實(shí)際距離的特征點(diǎn)；

②在拍攝獲得的場(chǎng)景圖片中檢測(cè)出特征點(diǎn)的位置并求得兩個(gè)特征點(diǎn)之間的像素距離；

③將特征點(diǎn)實(shí)際距離除以其像素距離即可得圖片中單個(gè)像素的實(shí)際尺寸；

④將病害的像素尺寸乘以單個(gè)像素的實(shí)際尺寸即可得病害的實(shí)際尺寸。

上述的基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法中，步驟（4）所述的對(duì)橋梁的使用狀況進(jìn)行評(píng)估并進(jìn)行預(yù)警具體為：按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG－T?H21－2011）單項(xiàng)控制指標(biāo)的要求，將橋梁病害進(jìn)行快速自動(dòng)評(píng)估，并預(yù)警處置。

本發(fā)明采用上述方法后，通過攝像機(jī)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)橋梁，并將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，基本實(shí)現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸送，從而可以及時(shí)地使發(fā)現(xiàn)橋梁病害并作出處理；另外，橋梁數(shù)據(jù)通過視頻處理，再依序通過采用拉普拉斯(Laplacian)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)、采用最大類間方差法進(jìn)行閥值分隔后，對(duì)橋梁病害像素進(jìn)行提取，再轉(zhuǎn)化為實(shí)際尺寸；從而使技術(shù)人員可以直觀、準(zhǔn)確、快速地獲取病害情況，從而對(duì)病害準(zhǔn)確的評(píng)估及預(yù)警。從而保證橋梁的使用壽命以及橋梁使用者的安全，也可以大幅降低橋梁監(jiān)護(hù)的成本。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

本發(fā)明的一種基于視頻圖像的橋梁病害監(jiān)測(cè)方法，該方法包括下述步驟：（1）獲取橋梁上預(yù)定位置的視頻數(shù)據(jù)：采用攝像機(jī)拍攝預(yù)定的橋梁位置，獲取原始視頻數(shù)據(jù)，并通過視頻圖像編碼器將圖像數(shù)據(jù)壓縮打包，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。