[發(fā)明專利]一種基于視頻的橋梁懸索振動頻率檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211042015.5 | 申請日： | 2022-08-29 |
| 公開（公告）號： | CN115389006A | 公開（公告）日： | 2022-11-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 邱程;丁勇;李威;朱小文;徐龍星 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國人民解放軍63983部隊 |
| 主分類號： | G01H9/00 | 分類號： | G01H9/00;G01L5/04;E01D19/16 |
| 代理公司： | 無錫派爾特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340 | 代理人： | 楊強 |
| 地址： | 214000 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 視頻 橋梁 振動 頻率 檢測 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于視頻的橋梁懸索振動頻率檢測方法，包括以下步驟：步驟1：視頻采集；步驟2：提取運動軌跡信號；步驟3：二階導(dǎo)數(shù)濾波；步驟4：提取關(guān)鍵頻譜特征及振動頻率檢測；本方法可以作為傳統(tǒng)測量技術(shù)的補充或替代方法。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于計算機視覺測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于視頻的橋梁懸索振動頻率檢測方法。
背景技術(shù)
懸索橋因其靈活多變、跨度大，目前在我國廣泛建造，為了保障交通運輸安全通行，需要定期對懸索拉力進行檢測，以便及時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況。由于懸索振動頻率是分析計算懸索拉力的重要參數(shù)，因此關(guān)于橋梁懸索振動頻率的檢測具有重要的實際價值。
檢測懸索振動頻率，首先需要提取懸索的振動信號，在實際測量過程中，一般選用接觸式或非接觸式振動測量方法提取振動信號。傳統(tǒng)接觸式方法一般采用傳感器(例如加速度計)進行振動測量，其價格低廉、測量精度高，被廣泛應(yīng)用于振動測量領(lǐng)域。但是，由于加速度計直接安裝在被測物體表面，其將引起質(zhì)量負載效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動力學(xué)發(fā)生改變而影響測量結(jié)果。此外，由于加速度計僅適于單點測量，而當(dāng)測試對象為大型結(jié)構(gòu)時，需要人工安裝大量傳感器，存在測量工序繁瑣、工作效率低等問題。
中國專利CN107192437A應(yīng)用于懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的懸索橋監(jiān)測方法及裝置及中國專利CN114858375A一種大跨懸索橋主梁渦激振動監(jiān)測預(yù)警方法使用的均是接觸式的方法。
非接觸式方法如激光測振儀，通過記錄被測物體表面反射的激光信號進行振動測量，由于其不與被測物體直接接觸，因此不會引起質(zhì)量負載效應(yīng)。然而，當(dāng)測量大型結(jié)構(gòu)時，仍需人工部署大量儀器設(shè)備，并且當(dāng)測量信號不同步時，仍需進一步信號校正。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于視頻的橋梁懸索振動頻率檢測方法。
本發(fā)明的創(chuàng)新點在于：提供一種視覺測量方法可以作為傳統(tǒng)測量技術(shù)的補充或替代方法；本技術(shù)具有較高的空間域分辨率，可用于全場密集測量，并且能夠同步檢測視頻中的振動信號；從時間域而言，本技術(shù)通過提高視頻采樣幀率，可進一步提升信號的時間域分辨率；從動態(tài)范圍而言，本技術(shù)可以實現(xiàn)從微米尺度到米尺度的振動測量。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種基于視頻的橋梁懸索振動頻率檢測方法，包括以下步驟：
步驟1：視頻采集：利用視頻采集設(shè)備，采集橋梁懸索的視頻；
步驟2：提取運動軌跡信號：以步驟1中采集到的視頻的第一幀為參考圖像，從中手動選取待檢測的懸索對象作為關(guān)鍵點，利用KLT光流技術(shù)追蹤、記錄各關(guān)鍵點在每一個時刻的坐標(biāo)信息，記為：
其中，m表示第m個關(guān)鍵點(共計M個)，分別表示第m個關(guān)鍵點在時刻t時的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；第m個關(guān)鍵點的沿x方向(即水平方向)和y方向(即豎直方向)的運動軌跡信號分別表示為：
步驟3：二階導(dǎo)數(shù)濾波：對步驟2中提取的運動軌跡信號進行二階導(dǎo)數(shù)濾波，消除視頻采集設(shè)備運動的干擾影響，形成濾波之后的運動軌跡信號，分別表示如下：
步驟4：提取關(guān)鍵頻譜特征及振動頻率檢測：具體包括以下步驟：
步驟S1：計算步驟3中濾波之后的運動軌跡信號的頻譜，表示如下：
其中，Q表示頻點數(shù)量，表示信號頻譜在頻率fq處的能量值，表示信號頻譜在頻率fq處的能量值；
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