[發(fā)明專利]一種基于視頻圖像識(shí)別的橋梁索力測量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711397442.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108106541A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐榮橋;潘劍超;歐陽光;李中南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G01L5/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 陳升華

本發(fā)明公開了一種基于視頻圖像識(shí)別的橋梁索力測量方法，本發(fā)明使用智能移動(dòng)終端自帶的攝像頭采集橋梁拉索振動(dòng)視頻，并在智能移動(dòng)終端的軟件中進(jìn)行數(shù)字化處理，利用數(shù)字圖像邊緣檢測的多項(xiàng)式擬合法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測，獲取拉索特征邊緣上各個(gè)像素點(diǎn)各時(shí)刻的振動(dòng)位移，然后對(duì)位移時(shí)間序列進(jìn)行傅里葉變換分析得到拉索振動(dòng)頻率，最后采用頻率法求得橋梁拉索索力。該方法屬于非接觸式測量，其優(yōu)點(diǎn)是無需安裝傳感器，并且能夠同時(shí)測量多根拉索索力，與傳統(tǒng)的接觸式索力儀相比效率大大提高；智能終端設(shè)備作為橋梁索力測量系統(tǒng)的載體平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)橋梁索力采集和分析的一體化和自動(dòng)化，具有成本低、便攜易用的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁索力測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視頻圖像識(shí)別的橋梁索力測量方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著工程質(zhì)量要求的提高，對(duì)于工程測量的需求也越來越多。尤其在橋梁工程中，索力的測量已經(jīng)成為工程驗(yàn)收中的一個(gè)重要部分。索作為橋梁的主要傳力構(gòu)件，其受力狀態(tài)直接反映出全橋的健康狀態(tài)，是橋梁監(jiān)測的核心指標(biāo)。

在現(xiàn)代大跨度橋梁中，斜拉橋是一類重要的橋型。斜拉索作為斜拉橋結(jié)構(gòu)中主要承力構(gòu)件對(duì)橋梁的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，因而對(duì)斜拉橋索力的測試也顯得尤為重要。針對(duì)橋梁索力測試工程技術(shù)人員開發(fā)了多種方法，例如磁通量法、壓力法、基頻法等。其中，基頻法以其低成本、便捷性被廣泛應(yīng)用于橋梁斜拉索索力檢測與監(jiān)測。

常規(guī)的橋梁索力測試方法大多屬于點(diǎn)式檢測，如用加速度傳感器、壓力表、應(yīng)變測試元件等進(jìn)行檢測，只能獲取結(jié)構(gòu)上有限點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以較少的數(shù)據(jù)作為橋梁將康狀態(tài)的檢測、評(píng)估、運(yùn)營、維護(hù)的依據(jù)顯然是不全面的。

常規(guī)檢測方法中大部分需要安裝傳感器，屬于接觸式測量，有時(shí)還需要中斷交通，對(duì)于動(dòng)載試驗(yàn)，負(fù)載效應(yīng)有時(shí)也需要考慮進(jìn)來，而振動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)，更是需要在結(jié)構(gòu)的不同部位安裝多個(gè)傳感器，操作難度大，數(shù)據(jù)的同步獲取也難以實(shí)現(xiàn)，測試的周期較長，需耗費(fèi)較大的人力物力財(cái)力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于視頻圖像識(shí)別的橋梁索力測量方法，無需安裝傳感器，通過橋梁拉索的視頻圖像識(shí)別分析，就能夠同時(shí)測量多根拉索索力。

一種基于視頻圖像識(shí)別的橋梁索力測量方法，包括以下步驟：

1)采集橋梁拉索振動(dòng)視頻；

2)對(duì)橋梁拉索振動(dòng)視頻進(jìn)行數(shù)字化處理；

3)利用數(shù)字圖像邊緣檢測的多項(xiàng)式擬合法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測，獲取橋梁拉索特征邊緣上各個(gè)像素點(diǎn)各時(shí)刻的振動(dòng)位移；

4)對(duì)位移時(shí)間序列進(jìn)行傅里葉變換分析得到拉索振動(dòng)頻率；

5)采用頻率法求得橋梁拉索索力。

步驟1)中，使用智能手機(jī)自帶的攝像頭采集橋梁拉索振動(dòng)視頻，將智能手機(jī)架設(shè)在三角架支撐操作臺(tái)上進(jìn)行橋梁拉索振動(dòng)視頻采集，三角架支撐操作臺(tái)包括：三個(gè)支撐腳、與所述三個(gè)支撐腳連接的升降桿、與所述升降桿連接的軸承、與所述軸承連接的臺(tái)面以及固定所述軸承的固定旋鈕。

臺(tái)面與軸承連接，臺(tái)面可以沿高度方向旋轉(zhuǎn)，從而使得放置在臺(tái)面上的智能手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同的俯仰視角。

所述升降桿上設(shè)有升降手柄，用于控制升降桿的高度。

所述臺(tái)面上設(shè)有手機(jī)固定架，用于固定手機(jī)。

步驟2)中，對(duì)橋梁拉索振動(dòng)視頻進(jìn)行數(shù)字化處理，包括：

將橋梁拉索振動(dòng)視頻進(jìn)行取樣和量化處理，使連續(xù)的數(shù)據(jù)數(shù)字化，得到數(shù)字圖像；

對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行圖像濾波和去噪、灰度變換、圖像銳化，改善圖像質(zhì)量；

對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分解，然后從分解后的若干個(gè)子區(qū)域中提取橋梁拉索作為被測對(duì)象。