桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备，该方法包括：获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据；根据第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，并基于列车荷载的起始时刻分别确定第一标靶的第一模板图像和第二标靶的第二模板图像；匹配第一图像数据以及第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序列；匹配第二图像数据以及第二模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第二匹配序列；基于第一匹配序列和第二匹配序列确定桥梁列车荷载作用的时程。本发明专利技术提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备能够降低列车荷载作用的时程提取成本，并提高时程提取精度。

【技术实现步骤摘要】
桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备
本专利技术属于桥梁结构健康监测
，更具体地说，是涉及一种桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备。
技术介绍
桥梁作为交通线路上的一种大型结构物，如何保证其在运营期内保持良好的健康状态，对保障线路运输安全畅通具有重要的意义。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生，对桥梁结构进行健康监测的桥梁健康监测系统应运而生。目前的桥梁健康监测系统包含大量的数据采集装置，在桥梁服役过程中，数据采集装置会时刻采集大量的监测数据，桥梁健康监测系统根据采集得到的列车荷载作用下的监测数据分析桥梁结构在列车荷载作用下的各种响应，以评估桥梁结构的健康状态。其中，如何提取桥梁列车荷载作用时程是分析桥梁结构健康状态的重要前提。目前在桥梁健康监测系统中，最常用的列车荷载作用时程提取技术是磁钢触发，其基本原理是：将磁钢安装在列车导轨上，当列车经过磁钢时会激励磁钢输出正脉冲，而当列车远离磁钢后磁钢的输出为0V，桥梁健康监测系统通过判断磁钢输出脉冲信号的变化来确定列车荷载作用的时程。然而，现有的磁钢触发技术虽然原理简单、直接有效，但在实际应用时由于磁钢需要工人安装在列车导轨上，且现场铺设的磁钢信号线缆在后期运营维护中容易被损坏，导致人力物力成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备，以解决现有技术中桥梁列车荷载作用时程的提取成本较高的问题。本专利技术实施例的第一方面，提供了一种桥梁列车荷载作用时程提取方法，包括：获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据，所述第一标靶、第二标靶分别设置在目标梁体的两端，其中第一标靶对应目标梁体的固定支座一端，第二标靶对应目标梁体的活动支座一端；根据所述第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，并基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第一图像数据确定第一模板图像，基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第二图像数据确定第二模板图像；匹配所述第一图像数据以及所述第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序列；匹配所述第二图像数据以及所述第二模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第二匹配序列；基于第一匹配序列和第二匹配序列确定桥梁列车荷载作用的时程。本专利技术实施例的第二方面，提供了一种桥梁列车荷载作用时程提取装置，包括：数据获取模块，用于获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据，所述第一标靶、第二标靶分别设置在目标梁体的两端，其中第一标靶对应目标梁体的固定支座一端，第二标靶对应目标梁体的活动支座一端；模板确定模块，用于根据所述第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，并基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第一图像数据确定第一模板图像，基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第二图像数据确定第二模板图像；图像匹配模块，用于匹配所述第一图像数据以及所述第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序列；匹配所述第二图像数据以及所述第二模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第二匹配序列；时程确定模块，用于基于第一匹配序列和第二匹配序列确定桥梁列车荷载作用的时程。本专利技术实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的桥梁列车荷载作用时程提取方法的步骤。本专利技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的桥梁列车荷载作用时程提取方法的步骤。本专利技术实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法、装置及终端设备的有益效果在于：1)本专利技术实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法不需要现场安装磁钢来提取列车荷载作用的时程，仅依靠现有的桥梁健康监测系统中的数据采集装置即可实现，因此有效地降低了人力物力成本。2)本专利技术实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法通过聚类处理的方式确定标靶的运动情况，相对于利用简单阈值分析方法判断标靶的运动情况准确性更高。3)本专利技术实施例通过两个标靶的图像数据进行桥梁列车荷载作用时程提取，鲁棒性更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取装置的结构框图；图3为本专利技术一实施例提供的终端设备的示意框图；图4为本专利技术一实施例提供的红色方标靶标识的结构示意图；图5为本专利技术一实施例提供的红色方标靶标识的安装示意图；图6为本专利技术一实施例提供的标靶与摄像机的相对位置示意图；图7为本专利技术一实施例提供的单帧标靶图像的抽取示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，图1为本专利技术一实施例提供的桥梁列车荷载作用时程提取方法的流程示意图，该方法包括：S101：获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据。在本实施例中，在进行桥梁列车荷载作用时程提取之前，可首先设置红色方标靶标识，如图4、图5所示，该标识由两部分构成，中心区域为红色不透明的方标靶41，包围红色方标靶的为黑色不透明大方形靶42。为了避免标靶面反光干扰，标靶材料可选用磨砂亚克力板。本专利技术实施例可设置两个标靶，也即第一标靶和第二标靶，并将每个标靶固定在图5所示的桥梁梁体的两端。本实施例中，在桥梁梁体上每个标靶的下方对应安装有桥梁支座，其中三角状为固定支座、圆形状为活动支座。当有列车荷载作用于桥梁梁体时，测试标识会同时在水平方向和竖直方向发生位移。也就是说，在本实施例中，第一标靶、第二标靶分别设置在目标梁体的两端，其中第一标靶对应目标梁体的固定支座一端，第二标靶对应目标梁体的活动支座一端。在本实施例中，在进行桥梁列车荷载作用时程提取之前，如图6所示，在红色方标靶正前方一定距离内放置一台摄像机。摄像机的安装条件为：1)保证摄像机镜头面与红色方标靶面尽量平行；2)镜头中心轴线与方标靶中心轴线尽量共线。以上2个条件可保证摄像机拍摄的红色方标靶图像尽量在整个图像中心，且红色方标靶成像大概率为正方形。由于摄像机安装固定在桥墩上，在列车荷载作用于桥梁梁体时，一般桥墩不会发生位移变化。因此，可通过分析摄像机拍摄到的标靶图像的位移，确定桥梁梁体两端在平面内x方向和y方向的位移变化。在实施过程中，2个摄像机实时拍摄桥梁两端标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，包括：/n获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据，所述第一标靶、第二标靶分别设置在目标梁体的两端，其中第一标靶对应目标梁体的固定支座一端，第二标靶对应目标梁体的活动支座一端；/n根据所述第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，并基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第一图像数据确定第一模板图像，基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第二图像数据确定第二模板图像；/n匹配所述第一图像数据以及所述第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序列；匹配所述第二图像数据以及所述第二模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第二匹配序列；/n基于第一匹配序列和第二匹配序列确定桥梁列车荷载作用的时程。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，包括：
获取第一标靶对应的第一图像数据以及第二标靶对应的第二图像数据，所述第一标靶、第二标靶分别设置在目标梁体的两端，其中第一标靶对应目标梁体的固定支座一端，第二标靶对应目标梁体的活动支座一端；
根据所述第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，并基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第一图像数据确定第一模板图像，基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第二图像数据确定第二模板图像；
匹配所述第一图像数据以及所述第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序列；匹配所述第二图像数据以及所述第二模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第二匹配序列；
基于第一匹配序列和第二匹配序列确定桥梁列车荷载作用的时程。


2.如权利要求1所述的桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，所述根据所述第二图像数据确定列车荷载的起始时刻，包括：
S1：设定当前起始检测图像的帧号为n，移动窗口的宽度为w，移动步长为d，其中n＝1，d≦w；
S2：从第二图像数据中提取第n至第n+w帧图像，基于第n至第n+w帧图像确定第n+w帧图像相对于其前w帧图像的欧几里得范数；
S3：若所述欧几里得范数大于预设阈值，则将第n+w帧图像对应的时刻作为列车荷载的起始时刻；若所述欧几里得范数不大于预设阈值，则令n＝n+d，并返回执行步骤S2。


3.如权利要求2所述的桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，所述基于第n至第n+w帧图像确定第n+w帧图像相对于其前w帧图像的欧几里得范数，包括：



其中，p为第n+w帧图像相对于其前w帧图像的欧几里得范数，表示L2范数，(an,an+1,…,an+w-1,an+w)表示第n至第n+w帧图像的中间行数据。


4.如权利要求1所述的桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，所述基于所述列车荷载的起始时刻以及所述第一图像数据确定第一模板图像，包括：
若起始时刻为t，则将第一图像数据中第t-m秒对应的帧图像作为第一模板图像；其中，m为预设时间间隔。


5.如权利要求4所述的桥梁列车荷载作用时程提取方法，其特征在于，所述匹配所述第一图像数据以及所述第一模板图像，并对匹配结果进行二聚类处理，得到第一匹配序...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保宪，闫朝勃，王凯，赵维刚，李义强，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13