[發明專利]透射式靶標圖像的光斑中心檢測方法及橋梁撓度圖像式檢測裝置

有效

• 申請號: 201811614380.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109631787B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 王會峰;柴彩萍;趙宏偉;宋云峰;白艷強;黃鶴;關麗敏;高榮;周思文;穆柯楠
• 申請（專利權）人: 長安大學;陜西交通職業技術學院;渭南市交通工程質量監督站
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種透射式靶標圖像的光斑中心檢測方法及橋梁撓度圖像式檢測裝置，在光斑中心檢測時，首先對靶標圖像采用金字塔模型獲取待檢測的光斑區域；在光斑區域內檢測光斑的邊緣后通過橢圓擬合的方法獲取光斑的亞像素中心。本發明提高了光斑位置測量精度和效率，從應用層面解決了撓度監測的高精度和實時性的矛盾。

技術領域

本發明涉及激光基準橋梁撓度視覺檢測，具體涉及激光光斑圖像快速檢測算法及裝置。

背景技術

橋梁的撓度是橋梁運行狀況的常用度量參數，在橋梁的負載評估、健康監測、溫度效應、應力損失上得到極為廣泛的應用，是橋梁健康狀況評價的重要參數指標，可以對橋梁的承載能力進行評估，指導橋梁的維護維修工作。因此，有必要對橋梁的撓度長期監測，確保橋梁結構服役可靠性，提升橋梁安全保障能力。

現有非接觸式的撓度測量方法主要有以下幾種：(1)傾角儀法：這種方法使用電容傳感無源伺服式傾角儀，在橋梁的動態撓度測量方面，對各傾角儀之間的相位差、傾角儀的瞬態反應、傾角儀零漂等的要求較高，較為復雜。(2)連通管法：這種方法可實現連續在線測量，但是該方法不適用于跨度大、縱坡大的橋梁(因為水平面高差相距太大，造成測量不準確)。(3)光電成像和CCD攝像法：通過架設攝像機對準靶標，記錄靶標上圖像的振動情況，通過計算機得到撓度數據。(4)光電分光成像和高速線陣CCD法：利用光電轉換器接收發光靶標的特定波長的單色光，進行A/D轉換，得出測量值。后兩種方法受到圖像辨識和光源影響，檢測過程復雜，實時性差，而且檢測精度較低。為此，有報道采用激光為基準，利用測點位置部署的四象限探測器對橋梁撓度進行檢測，但是，四象限探測器檢測動態范圍有限，位置分辨精度低，價格昂貴，功能單一，不利于廣泛推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種透射式靶標圖像的光斑中心檢測方法及橋梁撓度圖像式檢測裝置。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種靶標圖像的光斑中心檢測方法，包括以下步驟：

1)采集用于記錄基準激光在透射式靶標上所形成的光斑的位置的靶標圖像；

2)對采集的靶標圖像采用金字塔模型獲取ROI區域，所述ROI區域為靶標圖像的光斑區域；

3)在ROI區域內提取光斑的邊界點，利用光斑的邊界點進行橢圓擬合，根據橢圓擬合的結果計算光斑的亞像素中心二維坐標。

優選的，所述步驟1)具體包括以下步驟：以漫射濾光平面材料作為設置在橋梁梁體上的透射式靶標的靶面，利用設置在該透射式靶標的靶面一側的CMOS圖像采集單元對由所述靶面另一側射向該靶面的激光于靶面位置進行連續圖像采集，得到靶標序列圖像(包括多幀靶標圖像)。

優選的，所述步驟2)具體包括以下步驟：以靶標圖像為底層圖像，構建標靶圖像金字塔，在靶標圖像金字塔的頂層圖像中參考光斑中心灰度值確定光斑區域，根據該光斑區域內像素點在底層圖像中的位置，確定靶標圖像的光斑區域。

優選的，所述步驟3)中，利用從光斑的所有邊界點中選取的不同組光斑邊界點分別進行橢圓擬合，然后從多次擬合結果中選擇最優的擬合橢圓，根據該擬合橢圓計算橢圓中心坐標，即獲得光斑的亞像素中心二維坐標；所述光斑邊界點的選取包括以下步驟：將靶標圖像中光斑的所有邊界點按照位置分割為多個邊界點集合，從多個邊界點集合中隨機選擇一定數量比例的邊界點集合，并從選擇的每個邊界點集合中隨機選擇一個以上的邊界點。

優選的，所述光斑邊界點的選取還包括以下步驟：判斷所有隨機選擇的邊界點中是否存在共線的三個以上的邊界點，若存在，則重新進行邊界點集合及對應邊界點的隨機選擇，直至選取得到一組用于橢圓擬合的邊界點；否則即可以根據選取的邊界點采用最小二乘法求解橢圓方程中的系數，得到擬合橢圓。