[發明專利]基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法

有效

• 申請號: 201810037210.6
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108122248B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王高輝;李麒;盧文波;鈕新強;陳明;嚴鵬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/13;H04N5/232;G01H17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供一種基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，省時省力，節約成本，并且可提供較高的空間分辨率，其特征在于，包括以下步驟：通過無人機上安裝的無線加速度傳感器獲取無人機自身振動頻率；操控無人機飛行至壩頂上空，用無人機上安裝的攝像機對壩頂面進行拍攝，應拍攝到壩頂邊緣部分，獲得壩頂振動視頻；從壩頂振動視頻中提取出包含壩頂邊緣影像的穩定視頻；基于相位的運動估計算法對穩定視頻進行處理，獲取壩頂邊緣運動信息；通過頻域分解法對壩頂邊緣運動信息進行處理并提取振動頻率，并從提取出的振動頻率中剔除無人機自身振動頻率，得到大壩自振頻率。

技術領域

本發明涉及一種基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法。

技術背景

作為一種擋水結構，大壩對于社會具有明顯的政治經濟效益。它在攔洪、航運、灌溉以及發電等方面發揮著重要作用。但是在大壩服役期間，可能會由于材料老化、地震、恐怖襲擊、擴機工程反復爆破開挖振動擾動以及人為因素等造成不同程度的損傷，導致其不能完全發揮設計效益，更嚴重的是，它會嚴重威脅下游居民的人身安全。因此，大壩安全監測具有非常重要的現實意義。

大壩的動力特性(自振頻率、振型及阻尼比)識別是進行安全監測的重要途徑之一。傳統的大壩動力特性識別方法有強迫振動測試和環境振動測試，通過獲取壩體的運動加速度從而得到其動力特性。對于傳統的振動測試，需要在大壩上安裝大量的加速度傳感器，這項工作耗時耗力。而且傳統監測中加速度傳感器通常安裝在廊道和壩頂，其它部位很難安裝。同時需要考慮數據傳輸及設備供電等問題。另外，由于傳感器的布置相對于大壩而言是稀疏的，獲取的數據空間分辨率較低。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，省時省力，節約成本，并且可提供較高的空間分辨率。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

本發明提供一種基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，其特征在于，包括以下步驟：通過無人機上安裝的無線加速度傳感器獲取無人機自身振動頻率；操控無人機飛行至壩頂上空，用無人機上安裝的攝像機對壩頂面進行拍攝，應拍攝到壩頂邊緣部分，獲得壩頂振動視頻；從壩頂振動視頻中提取出包含壩頂邊緣影像的穩定視頻；基于相位的運動估計算法對穩定視頻進行處理，獲取壩頂邊緣運動信息；通過頻域分解法對壩頂邊緣運動信息進行處理并提取振動頻率，并從提取出的振動頻率中剔除無人機自身振動頻率，得到大壩自振頻率。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：攝像機的采樣頻率為50Hz～100Hz，從而保證后續處理可以提取出大壩前幾階重要頻率。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：壩頂邊緣部分為壩頂面的內側或外側邊緣部分。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：穩定視頻的時長為20s～200s。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：在對穩定視頻進行處理時，應沿著壩頂邊緣選取多個子區域，然后采用運動估計算法對各個子區域進行處理，進而獲得每個子區域對應的相位信息。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：通過濾波器將穩定視頻的每一幀圖像I(x,y,t)映射到復域C，將復域C的圖像進一步通過極坐標形式表示為局部幅值A與的乘積，式中為局部相位，包含著圖像的局部位移信息；通過計算穩定視頻中各幀與第一幀的相位差估算出各部位的相位信息。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：子區域應均勻選取十二個。

進一步，本發明提供的基于視頻測量的大壩自振頻率識別方法，還可以具有以下特征：大壩自振頻率至少包含大壩的前五階自振頻率。