[發明專利]基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析系統及方法

有效

• 申請號: 201710134292.1
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106918598B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 白鵬翔;朱飛鵬;雷冬
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發明公開了一種基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析系統及方法，本發明方法利用采集車車身較大的自重對橋面施加載荷，使任意時刻兩套數字圖像采集設備所對應的車前或車后處、以及車身中部處于不同的載荷狀態，進而處于不同的變形狀態；通過兩套數字圖像采集設備分別對橋梁路面采集圖像并保存，以橋梁路面的自然紋理作為路面變形信息的載體，結合高精度數字圖像相關技術，對路面同一位置處于不同載荷及變形狀態下的圖像進行運算，利用裂紋產生和擴展處會在載荷發生變化的情況下位移變化不連續、局部應變急劇增大的規律，獲得橋梁路面的變形和裂縫信息，為橋梁的健康監測、壽命預測以及橋梁的維修養護提供直觀的數據參考。

技術領域

本發明涉及路面檢測技術領域，特別是一種基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析系統及方法。

背景技術

隨著我國公路交通基礎設施不斷完善，公路路面尤其是橋梁路面狀況檢測、養護和管理已成為我國公路建設領域的重要任務。路面應變和裂縫是橋面病害的早期特征，直接影響著橋梁壽命和通行安全，具有重大的現實意義。傳統的應變測量等技術不能提供全場的變形數據，現有的非接觸路面損傷檢測技術注重檢測速度、檢測范圍，卻集中在單幅路面圖像的處理技術，如采用形態學處理、結構光投影、小波分析等方法，對路面損傷進行識別和預測。然而基于單相機、單幅圖像的損傷檢測技術只能分析單一載荷狀態下的路面圖像，無法對不同載荷狀態下的路面信息進行比較分析，難以發揮數字圖像相關技術變形測量精度高的優勢，且其信息來源單一且極易受到路面自身紋理的干擾，使得識別難度很大，識別精度難以滿足要求。

發明內容

發明目的：為克服現有技術的不足，本發明目的在于提供一種基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析系統及方法，使用該檢測方法檢測橋面時，可以獲取不同載荷狀態下橋面的數字圖像，并進行數字圖像相關運算，以得到橋面的應變場和裂紋位置。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析系統，包括有一定自重的采集車、位于車前或車后且與車身有一定距離的第一套數字圖像采集設備、位于車身中部的第二套數字圖像采集設備、以及數據處理裝置；其中，

兩套數字圖像采集設備，用來采集橋梁路面的數字圖像；

采集車用來承載兩套數字圖像采集設備，在橋梁路面上一邊行駛一邊進行圖像采集；

數據處理裝置，用來對采集到的橋面圖像進行運算，得到橋梁路面圖像的位移場、應變場和裂紋信息。

進一步優選，所述數據處理裝置包括預處理模塊和相關運算模塊，所述預處理模塊用來對所采集到的兩組處于不同載荷狀態下橋面圖像中的同一路段圖像進行一一對應；所述相關運算模塊用來將一一對應的圖像進行相關運算，得到位移場、應變場和裂紋信息。

進一步優選，兩套數字圖像采集設備具有相同的規格，相同的照明設備，相同的分辨率，且觀測方向相同。

所述數字圖像采集設備為單相機、多相機、或相機陣列。

一種基于數字圖像的橋梁路面應變及裂紋檢測分析方法，包括如下步驟：

(1)將兩套規格相同的數字圖像采集設備安裝于有一定自重的采集車上，第一套安裝在車前或車后且與車身有一定距離，第二套安裝于車身中部；

(2)將采集車以速度v勻速行駛通過待測橋面，兩套數字圖像采集設備以頻率f連續采集橋面的數字圖像，數字圖像采集設備的視場大小為h；滿足公式2fh>3v以使采集到的數字圖像能夠完整覆蓋待測橋面。

(3)兩套數字圖像采集設備采集到兩組處于不同載荷狀態下橋面的數字圖像后，將兩組數字圖像中，對橋面同一路段采集的圖像進行一一對應；