[發明專利]一種橋梁動態位移識別方法

有效

• 申請號: 202010467813.7
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111784785B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 雷冬;杜文康
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T7/70;G06T5/30;G06V20/40;G06F17/16;G06T7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 何春廷

本發明公開了一種橋梁動態位移識別方法，在橋梁不同位置布置不同形狀及規格的標記點；通過視頻采集設備獲取橋梁振動過程中的視頻，并分解為單幀圖像，同時量化為可以計算分析的圖像數字矩陣；利用數字圖像技術識別圖像中標記點特征，對標記點進行捕捉；計算標記點的形心位置，獲取標記點隨時間變化的位移曲線；通過對圖像進行標定獲取橋面振動的實際動態位移。優點：無需安裝傳統的傳感器，對橋梁結構正常的運營無影響；可以通過多點測量同時獲取橋梁多點動態位移，有較高的測試效率；可以快速捕捉橋梁結構振動的實時動態位移及最大位移值，可以獲得結構多點位移信息，同時獲取橋梁振動的模態及振型信息，進一步對橋梁進行動力學分析。

技術領域

本發明涉及一種橋梁動態位移識別方法，屬于橋梁健康監測技術領域。

背景技術

隨著各種新結構、大跨徑、復雜體系橋梁的不斷出現，橋梁健康監測和橋梁安全性評估逐漸受到人們的廣泛重視。作為橋梁安全性評價的一項關鍵指標，橋梁的動態位移測量是橋梁監測及檢測的重要組成部分，能夠直接反應橋梁結構的形變是否超出其安全允許范圍，同時可以進一步反映出在運營狀態下結構動態特性的變化，可以為橋梁的損傷識別及演化提供重要的支撐。

目前，橋梁動態位移測量主要依靠加速度計等傳統傳感器的測量，但是對于現場安裝環境及條件有較為嚴格的要求，而且儀器更換及養護較為繁瑣，通常需要中斷交通，尤其是處在江河之上的橋梁，相應的管理養護工作更為嚴峻。同時，一些監測效果較好的傳感器，如全球定位系統(GPS)等，如果對全橋整體進行監測，成本十分昂貴。因此，開發一套成本低廉，精度可靠并且可以實現遠距離非接觸測量的橋梁動態位移監測十分必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種橋梁動態位移識別方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種橋梁動態位移識別方法，在橋梁不同位置布置不同形狀及規格的標記點；

通過視頻采集設備獲取橋梁振動過程中的視頻，并分解為單幀圖像，同時量化為可以計算分析的圖像數字矩陣；

利用顏色分量提取方法和形態學處理方法對單幀圖像中的標記點進行捕捉；

根據圖像數字矩陣計算標記點的形心位置，獲取標記點隨時間變化的位移曲線；

通過對獲取的單幀圖像進行標定，獲取像素與實際位移比值，進一步對位移曲線進行計算，獲取橋面振動的實際動態位移。

進一步的，所述標記點布置在相機視域范圍內主梁一側及墩柱側面，標記點形狀為方形或圓形，純色填充或具有一定特征的點或者條紋填充。

進一步的，所述圖像數字矩陣表示為函數p(x，y)，

其中，x,y分別代表每個像素點在圖像中的坐標，p(x，y)代表在該點處的灰度值，S代表圖像橫向的像素個數，T代表圖像縱向的像素個數，p(S，T)代表橫坐標為S，縱坐標為T位置的灰度值。

進一步的，通過所述分量提取方法提取不同顏色的標記點，其中提前不同顏色的標記點的公式為：

Red＝R＞n*GR＞n*B (2)

Blue＝B＞n*RB＞n*G (3)

Green＝G＞n*RG＞n*B (4)

其中，Red、Blue和Green分別代表圖像中紅色分量、藍色分量和綠色分量， R、G和B分別代表構成圖像的三種顏色矩陣，n為正整數，根據目標點顏色的具體灰度值調整相應的參數n值。

進一步的，通過所述形態學處理方法突出標記點，包括：

公式(5)到公式(8)總共四種運算；