一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法技术

本发明专利技术提供一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法。与传统的风洞气弹模型测试方法相比，本发明专利技术所提供的基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法具有以下优点：（1）克服了使用加速度计和位移传感器进行结构动力响应测量而产生的试验误差，以及无法多点同步测量的问题；（2）相比于双目及多目视觉，具有便捷、高效、低成本的特点，且适用于风洞试验中气弹模型平面风振响应测试；（3）适用性强，能够实现相机能够在风洞实验室外灵活摆放的需求；（4）考虑了气弹模型的风致动力响应特点，解决当前已有单目视觉算法在风洞气弹模型试验中精度不足的问题，能够精准且同步获取气弹模型的风致位移和加速度响应。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法
本专利技术涉及一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法。
技术介绍
风洞试验是一种通过人工产生和控制气流来模拟物体周围的气体流动，从而研究物体空气动力响应与特性的试验手段。在土木工程领域，风洞试验已被广泛运用于超高层建筑、大跨空间结构、桥梁、输电线路等的风荷载及响应评估之中。风洞试验主要分为刚性模型试验和气弹模型试验，在气弹模型试验中需要测量模型的风振响应，主要包括模型在不同风速、风向角以及地貌环境下的位移与加速度响应。对于高柔的超高层建筑，其竖向运动很小，建筑顶部平面的风振响应最为剧烈；对于大跨度桥梁，其轴向运动相对较小，跨中竖向和横向的风振响应是关注的重点；此外，对于输电导线三自由度(两向平动和平面内扭转)气弹节段模型，其响应也基本发生在平面之内。因而，结构的平面风振响应为大多数气弹模型风洞试验研究中关注的重点。气弹模型风洞试验中常用的用于动力响应测试的传感器有加速度计、激光位移计。加速度计是一种接触式传感器，需要黏贴在测点处，在试验过程中会影响模型自身的动力特性；激光位移计工作范围短，需要在风洞实验室内接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法，其特征在于，所述基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法包括：(1)在风洞实验室外安置相机，并确保相机能够捕捉风洞实验室内气弹模型的风振响应研究平面及其上的待识别目标点；(2)选用印有9×12黑白相间方格的标定板，并在目标点所在运动平面附近摆放10～15种不同的姿态，同时采集不同姿态下标定板的相应图像，需确保其中有一种姿态是标定板与目标点运动平面为同一平面，且所有姿态下的标定板都完全处于相机视野范围之内；(3)求解相机采集到目标所在的图像中的像素坐标和实际空间坐标之间的关系参数s和P：sm＝PM             ...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法，其特征在于，所述基于计算机视觉的气弹模型风洞试验平面风振响应测试方法包括：(1)在风洞实验室外安置相机，并确保相机能够捕捉风洞实验室内气弹模型的风振响应研究平面及其上的待识别目标点；(2)选用印有9×12黑白相间方格的标定板，并在目标点所在运动平面附近摆放10～15种不同的姿态，同时采集不同姿态下标定板的相应图像，需确保其中有一种姿态是标定板与目标点运动平面为同一平面，且所有姿态下的标定板都完全处于相机视野范围之内；(3)求解相机采集到目标所在的图像中的像素坐标和实际空间坐标之间的关系参数s和P：sm＝PM(1)M＝[XY1]T(2)m＝[xy1](3)式中m为目标点的像素齐次坐标向量；M为目标点的实际空间坐标向量；P为空间变换矩阵；s为比例系数；利用采集到的10～15张标定板不同姿态的图像，通过张正友相机标定方法求得所有的关系参数；(4)在气弹模型上目标点处黏贴标记物，采集气弹模型静止时的图像，并在图像中框出包含目标点的至少一个特征区域，并记作Ai，在特征区域中运用以下公式识别目标点的初始像素坐标：式中C为特征区域Ai中一个5×5像素的子窗；x，y为图像上5×5像素的子窗内某一点的像素坐标；I为图像(x，y)处的像素值；λ1和λ2为C的两个特征根(λ1<λ2)，逐一搜寻特征区域Ai所有子窗的λ1，并且确认λ1最小的子窗中心则为目标点，其像素坐标记为(x0，y0)；(5)求解以下公式最小值获取目标点的亚像素坐标，以进一步提高目标点的像素坐标精度：式中(x，y)为亚像素精度的目标点在图像上的像素坐标，是公式(5)所得(x0，y0)附近的图像上整像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铭枫，张柏岩，楼文娟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33