[發明專利]一種基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法及系統

在審

• 申請號: 202011107335.5
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112461147A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 李清泉;涂偉;高文武;張德津;陳智鵬;汪馳升;朱家松
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱;謝松

本發明公開了一種基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法及系統，其中，方法包括步驟：在橋梁的兩個相對穩定點分別安裝高分辨率相機和基準靶標，在橋梁上位于所述高分辨率相機和所述基準靶標之間的位置安裝若干個測量靶標，形成用于測量所述測量靶標動態形變值的視覺測量線陣；在橋梁上組裝多個所述視覺測量線陣，構建橋梁動態形變值精密視覺測量陣列；根據橋梁動態形變值精密視覺測量陣列收集預定時段的橋梁動態形變值，利用空間插值方法，重建橋梁連續精密形變場，獲取橋梁上任意位置處的形變值。本發明實現了面狀的橋梁動態形變精密測量，顯著提升了橋梁動態形變的精密測量的空間覆蓋水平；可根據長周期橋梁形變歷史值進行預警，支撐橋梁的安全運營。

技術領域

本發明涉及橋梁形變監測領域，特別涉及一種基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法及系統。

背景技術

橋梁是為道路跨越天然或人工障礙物而修建的建筑物。在高密度城市中心區、濱海區域和山區，通過修建橋梁可提供高效便捷的出行服務。受風、溫度、地震、通行車輛的影響，橋梁部件會不斷發生形變，例如：橋面的上下起伏、橋墩的微弱晃動等。橋梁嚴重形變時會破壞橋梁結構，導致失去通行服務能力。因此，橋梁連續動態形變監測對于保障其通行能力具有重要的作用。

傳統的橋梁形變監測方法通常利用百分表、千分表、水準儀、經緯儀等，在橋梁運維期間通過定期測量，獲得某個測量位置處的橋梁形變值，通常需要專業測量人員進行作業，費時、費力，無法實現在線、實時、自動、智能的橋梁動態形變測量。

近年來，傳感器技術的蓬勃發展給橋梁形變測量帶來了新機遇，涌現了許多新技術和新方法。在橋墩處安裝衛星導航定位系統接收機，可以高精度測量橋墩的晃動，但是費用高昂。激光撓度計法能夠實現亞毫米的位移測量，但是量程較小，僅能達到數十厘米，無法滿足大跨度橋梁的連續動態形變監測。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法及系統，旨在解決現有技術無法實現大型橋梁的全覆蓋連續測量的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法，其中，包括步驟：

在橋梁的兩個相對穩定點分別安裝高分辨率相機和基準靶標，在橋梁上位于所述高分辨率相機和所述基準靶標之間的位置安裝若干個測量靶標，形成用于測量所述測量靶標動態形變值的視覺測量線陣；

在橋梁上組裝多個所述視覺測量線陣，構建橋梁動態形變值精密視覺測量陣列；

根據所述橋梁動態形變值精密視覺測量陣列收集預定時段的橋梁動態形變值，利用空間插值方法，重建橋梁連續精密形變場，獲取橋梁上任意位置處的形變值。

所述基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法，其中，所述測量靶標位于以高分辨相機為圓心，以高分辨率相機與基準靶標連線為軸線而組成的扇形區域內，且所述測量靶標不能擋住所述基準靶標。

所述基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法，其中，所述視覺測量線陣測量所述測量靶標動態形變值的公式為：Δh＝(x₁d₁-x₀d₀)/f，其中，x₁，x₀分別是測量靶標和基準靶標的CCD光敏元到中心光線的距離，d₁，d₀是測量靶標和基準靶標到高分辨率相機鏡頭中心的空間距離，f是高分辨率相機焦距。

所述基于視覺測量技術的橋梁動態形變監測方法，其中，在橋梁的一個穩定點安裝高分辨率相機a，在另一個穩定點安裝高分辨率相機b，使兩個高分辨率相機對向觀測。