一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法技术

本发明专利技术涉及一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，包括以下步骤：1)在网壳模型上方设置多台高速相机；2)进行球面拟合获取每个球状节点球心的初始三维坐标；3)建立局部物方坐标系，并且在网壳上布设与每个球状节点一一对应的目标点标志；4)获取相机的外方位元素以及目标点标志的初始三维坐标，标志与节点球固定的空间关系；5)启动网壳破断装置使网壳发生连续倒塌，高速相机同步采集网壳倒塌的影像数据；6)获取与球状节点球心相对应的目标点标志的三维坐标，通过坐标转换获取球状节点球心的三维坐标，最终获取节点球心的三维时程位移。与现有技术相比，本发明专利技术具有球心坐标测量方便、非接触、高精度、高频率等优点。

A high-speed video measurement method for continuous collapse of a reticulated shell structure

The present invention relates to a high speed video measuring method of progressive collapse of a reticulated shell structure, which comprises the following steps: 1) setting multiple high-speed camera in the shell model above; 2) the initial 3D coordinates of spherical fitting for each node of the spherical center; 3) the establishment of local coordinate system, and is arranged in the shell with each ball the nodes correspond to the target point mark; 4) the initial 3D coordinates of exterior orientation elements of the camera and the target point mark, mark and space node ball fixed relationship; 5) start shell breaking device makes the shell continuous collapse, collapse of the shell image data synchronous acquisition of high speed camera; 6) corresponding to obtain 3D coordinates with the center of the spherical node target sign, 3D coordinates acquisition node through coordinate transformation spherical center, 3D displacement obtained the center node. Compared with the prior art, the invention has the advantages of convenient measurement of center coordinates and non-contact, high precision and high frequency.

【技术实现步骤摘要】
一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法
本专利技术涉及土木工程领域，尤其是涉及一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法。
技术介绍
在土木工程领域，结构连续性倒塌的动载测量任务是一项技术难题。在视频测量领域，许多学者已经进行了深入的研究并形成了独特的测量方案，然而他们的方法都只能直接地观测结构的表面点位，却无法测量结构的内部点位。近年来，摄影测量技术已广泛应用于材料测试和结构监测中，而由此发展的视频测量技术能够以非接触方法测量目标对象的三维空间形态变化。在网壳的连续倒塌过程中，传统的接触式传感器和常规的视频测量方案都无法测量该网壳结构的内部点位，其原因如下：(1)球状节点在网壳倒塌时会发生较大位移变化，而接触式位移计的量程范围有限，容易发生损坏；(2)接触式传感器会增加网壳模型重量，进而对实验结果造成影响；(3)接触式传感器只能测量节点表面的位移，而不能测量节点球心的位移；(4)在网壳倒塌时，各节点在空间上不但有垂直方向的位移还会有水平方向的位移，而只能提供单方向位移的位移计或加速度计是根本无法精确地测量出节点的空间位移结果。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，用以获取网壳的球状节点球心的位移，其特征在于，包括以下步骤：1)在测量开始前，在网壳模型上方设置多台高速相机，并获取高速相机的内方位元素；2)采用全站仪获取网壳上每个球状节点上的多个表面点位坐标，并根据表面点坐标进行球面拟合，以此获取每个球状节点球心的初始三维坐标；3)在测量区域内布设多个控制点标志，通过全站仪测量所有控制点标志的坐标，建立局部物方坐标系，并且在网壳上布设与每个球状节点一一对应的目标点标志，该目标点标志与对应的球状节点视为一个刚体，在倒塌过程中，两者间不发生相对位移；4)采用高速相机同步获取一段影像数据，获取相机的外方位元素以及目标点标...

【技术特征摘要】
1.一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，用以获取网壳的球状节点球心的位移，其特征在于，包括以下步骤：1)在测量开始前，在网壳模型上方设置多台高速相机，并获取高速相机的内方位元素；2)采用全站仪获取网壳上每个球状节点上的多个表面点位坐标，并根据表面点坐标进行球面拟合，以此获取每个球状节点球心的初始三维坐标；3)在测量区域内布设多个控制点标志，通过全站仪测量所有控制点标志的坐标，建立局部物方坐标系，并且在网壳上布设与每个球状节点一一对应的目标点标志，该目标点标志与对应的球状节点视为一个刚体，在倒塌过程中，两者间不发生相对位移；4)采用高速相机同步获取一段影像数据，获取相机的外方位元素以及目标点标志的初始三维坐标，且根据目标点标志的初始坐标和节点球心初始坐标建立标志与节点球固定的空间关系；5)在网壳的破断处，启动网壳破断装置使网壳发生连续倒塌，同时，高速相机同步采集网壳倒塌的影像数据；6)根据获取到的网壳倒塌影像数据进行视频测量解算，在每一帧影像中，获取与球状节点球心相对应的目标点标志的三维坐标，进而通过坐标转换获取球状节点球心的三维坐标，最终获取节点球心的三维时程位移。2.根据权利要求1所述的一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，其特征在于，所述的步骤1)中，高速相机的焦距在测量过程中应固定，且高速相机的内方位元素在整个测量过程中保持不变。3.根据权利要求1所述的一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，其特征在于，所述的步骤1)中，采用张正友相机检校法对高速相机进行检校，获取高速相机的内方位元素和光学畸变参数，所述的内方位元素包括像距和像主点坐标，所述的光学畸变参数包括镜头径向畸变和切向畸变。4.根据权利要求1所述的一种网壳型结构连续倒塌的高速视频测量方法，其特征在于，所述的步骤2)中，采用全站仪获取网壳球状节点的多个表面点位坐标，并根据这些表...

【专利技术属性】
技术研发人员：童小华，高飒，陈鹏，叶真，谢欢，刘世杰，杜莉，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31