基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法及系统，该方法包括如下步骤：提供标记件，将标记件贴设在吊杆上；提供双目相机，通过双目相机对吊杆上的标记件进行拍摄以获得视频数据；从视频数据中提取出对应的图像数据，基于图像识别技术对图像数据中的标记件进行识别以获得标记件的水平位移；根据标记件的水平位移和对应的时间信息获得标记件的时程曲线；利用标记件的时程曲线计算得出吊杆的基频；以及根据基频计算得出吊杆力。本发明专利技术的吊杆安全监测方法能够极大的解决硬件设备成本高昂的问题。另外，双目相机的测量精度能够采集到吊杆的微小振动，从而获取吊杆的安全性指标，对吊杆的测试范围广。对吊杆的测试范围广。对吊杆的测试范围广。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及桥梁结构安全
，特指一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法。

技术介绍

[0002]桁架拱桥由于其受力合理、造型美观，格外受到设计选型青睐。桁架拱桥的主要及关键受力构件是吊杆。由于吊杆质量小、阻尼小、柔度大，在风雨及交通交变载荷的作用下极易发生振动，引起疲劳效应，进而有可能发生疲劳断裂。拱桥的吊杆振动疲劳是一个普遍出现的桥梁结构局部损伤形式，如果不及时处理、任由发展，则会首先引起吊杆钢丝断裂，进而导致内力重分布，最终可能引发吊杆接连断裂的极端情况出现，后果十分严重。所以，实时获取吊杆的受力与振动等安全性指标，进而定量地评估结构的当前状态至关重要。
[0003]目前针对吊杆安全性指标的监测，主要通过在吊杆上安装振动传感器获取振动幅度与振动频率，进一步根据频率与吊杆力的关系，进行吊杆力求解。虽然这种监测方法可以产生真实可靠的监测数据，但是由于受到有限空间分辨率的限制，通常需要安装非常密集的传感器阵列，并且需要专业的仪器设备对传感器采集到的信号进行解码和后处理分析。如此一来，传感器及相应设备的硬件成本及安装过程同样十分昂贵。并且，一旦大量的传感器安装运行起来，就会采集到海量的监测数据，数据处理量大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法，解决现有的传感器检测存在的成本高昂和数据处理量大的问题。
[0005]实现上述目的的技术方案是：
[0006]本专利技术提供了一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，包括如下步骤：
[0007]提供标记件，将所述标记件贴设在吊杆上；
[0008]提供双目相机，通过所述双目相机对所述吊杆上的标记件进行拍摄以获得视频数据；
[0009]从所述视频数据中提取出对应的图像数据，基于图像识别技术对所述图像数据中的标记件进行识别以获得标记件的水平位移；
[0010]根据所述标记件的水平位移和对应的时间信息获得标记件的时程曲线；
[0011]利用所述标记件的时程曲线计算得出吊杆的基频；以及
[0012]根据如下公式计算得出吊杆力，通过所述吊杆力实现吊杆安全监测，
[0013]T＝4WS2F2/1000
[0014]上式中，T表示吊杆力，W表示吊杆的线密度，S表示吊杆的长度，F表示吊杆的基频。
[0015]本专利技术采用图像识别技术对吊杆的吊杆力进行安全监测，其硬件设备主要是双目
相机，市售价格为3万元，而现有传感器检测方法中一个传感器的价格约2000元，需要每根吊杆上安装一个传感器，配合用的解调仪若采用16通道的约10万元，加入拱桥上设置有10根吊杆，则现有传感器检测的硬件成本为12万元。由此可见，本专利技术的吊杆安全监测方法能够极大的解决硬件设备成本高昂的问题。另外，双目相机的测量精度能够采集到吊杆的微小振动，从而获取吊杆的安全性指标，对吊杆的测试范围广，而现有的传感器检测方法，由于短小的吊杆刚度效应明显，其振动幅度小，传感器无法测得其振动加速度。
[0016]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法的进一步改进在于，利用所述标记件的时程曲线计算得出吊杆的基频的步骤包括：
[0017]对所述时程曲线进行二次求导以得到吊杆的振动加速度；
[0018]对所述吊杆的振动加速度进行傅里叶变换从而得到吊杆的基频。
[0019]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法的进一步改进在于，通过所述双目相机获得标记件的视频数据时，间隔的对所述标记件进行一定时长的连续拍摄，从而得到视频数据。
[0020]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法的进一步改进在于，所提供的标记件包括一对横向标记条和一对纵向标记条，所述的一对横向标记条和一对纵向标记条交错连接形成井字形结构；
[0021]在获得标记件的时程曲线时，测量所述图像数据中井字形结构的水平位移和垂直位移，进而结合时间信息获得标记件的时程曲线。
[0022]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法的进一步改进在于，在设置双目相机时，依据所述双目相机的分辨率选取对应数量的吊杆作为一个测量组；
[0023]测量一个测量组中相邻的两个吊杆间的间距，并对测量得到间距均平均值作为安装距离；
[0024]将所述双目相机沿一个测量组所在范围的中线位置设置在拱桥上，且所述双目相机距对应的测量组所在范围的中心点的距离等于所述安装距离，利用所述双目相机对所述测量组中的吊杆分别的进行拍摄。
[0025]本专利技术还提供了一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统，包括：
[0026]贴设于吊杆上的标记件；
[0027]设于拱桥上并与吊杆上的标记件相对应的双目相机，所述双目相机用于对所述标记件进行拍摄以形成视频数据；
[0028]与所述双目相机连接的处理单元，用于从所述视频数据中提取出对应的图像数据，基于图像识别技术对所述图像数据中的标记件进行识别以得到标记件的水平位移，进而通过所述水平位移计算得到时程曲线，利用所述时程曲线计算得到吊杆的基频，从而通过如下公式计算吊杆力，通过所述吊杆力实现吊杆的安全监测，
[0029]T＝4WS2F2/1000
[0030]上式中，T表示吊杆力，W表示吊杆的线密度，S表示吊杆的长度，F表示吊杆的基频。
[0031]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统的进一步改进在于，所述处理单元用于对所述时程曲线进行二次求导以得到吊杆的振动加速度，还用于对所述吊杆的振动加速度进行傅里叶变换从而得到吊杆的基频。
[0032]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统的进一步改进在于，所述
双目相机间隔的对所述标记件进行一定时长的连续拍摄，从而形成视频数据。
[0033]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统的进一步改进在于，所述标记件包括一对横向标记条和一对纵向标记条，所述的一对横向标记条和一对纵向标记条交错连接形成井字形结构；
[0034]所述处理单元还用于测量所述图像数据中井字形结构的水平位移和垂直位移，进而结合时间信息获得标记件的时程曲线。
[0035]本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统的进一步改进在于，所述双目相机设于多个吊杆的前方，分别的对各吊杆进行拍摄。
附图说明
[0036]图1为本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法的流程图。
[0037]图2为本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法所监测的拱桥的结构示意图。
[0038]图3为本专利技术基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测系统及方法中标识件的结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0040]参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，其特征在于，包括如下步骤：提供标记件，将所述标记件贴设在吊杆上；提供双目相机，通过所述双目相机对所述吊杆上的标记件进行拍摄以获得视频数据；从所述视频数据中提取出对应的图像数据，基于图像识别技术对所述图像数据中的标记件进行识别以获得标记件的水平位移；根据所述标记件的水平位移和对应的时间信息获得标记件的时程曲线；利用所述标记件的时程曲线计算得出吊杆的基频；以及根据如下公式计算得出吊杆力，通过所述吊杆力实现吊杆安全监测，T＝4WS2F2/1000上式中，T表示吊杆力，W表示吊杆的线密度，S表示吊杆的长度，F表示吊杆的基频。2.如权利要求1所述的基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，其特征在于，利用所述标记件的时程曲线计算得出吊杆的基频的步骤包括：对所述时程曲线进行二次求导以得到吊杆的振动加速度；对所述吊杆的振动加速度进行傅里叶变换从而得到吊杆的基频。3.如权利要求1所述的基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，其特征在于，通过所述双目相机获得标记件的视频数据时，间隔的对所述标记件进行一定时长的连续拍摄，从而得到视频数据。4.如权利要求1所述的基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，其特征在于，所提供的标记件包括一对横向标记条和一对纵向标记条，所述的一对横向标记条和一对纵向标记条交错连接形成井字形结构；在获得标记件的时程曲线时，测量所述图像数据中井字形结构的水平位移和垂直位移，进而结合时间信息获得标记件的时程曲线。5.如权利要求1所述的基于图像识别技术的桁架拱桥吊杆安全监测方法，其特征在于，在设置双目相机时，依据所述双目相机的分辨率选取对应数量的吊杆作为一个测量组；测量一个测量组中相邻的两个吊杆间的间距，并对测量得到间距均平均值作为安装距离；将所述双目相机沿一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世桥，曾珍，姚振亚，孙旻，王勇，强强，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：