大跨度梁挠度监测方法及监测系统技术方案

本申请公开了一种大跨度梁挠度监测方法及监测系统，包括：获取光斑成像靶上的光斑图像；基于光斑图像RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，得到光晕缩小的点光斑图像；将点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图；对光斑灰度图进行降噪处理，得到目标光点；对目标光点进行边缘提取得到边缘点；对边缘点进行圆拟合，得到圆拟合后圆的圆心坐标；标定初始状态下目标光点的圆心坐标，当梁挠度发生变化时，目标光点的圆心坐标随之变化，求出圆心坐标变化值；将圆心坐标变化值转化为梁挠度变化值。本申请解决了由于光斑的分布会跨越多个像素点，求取最大值点不能精细定位，导致对光斑的位置识别误差较大，测量精度较低的问题。测量精度较低的问题。测量精度较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
大跨度梁挠度监测方法及监测系统


[0001]本申请涉及桥梁挠度监测
，具体而言，涉及一种大跨度梁挠度监测方法及监测系统。

技术介绍

[0002]随着交通行业的快速发展，各类基础设施产生了不同程度的老化与病害，而桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其定期的检测与维护也变得日益重要。通常来说，挠度是表征桥梁性能的最直接参数，因此，对桥梁挠度的监测成为桥梁运维与安全评估的重要环节。
[0003]相关技术中通过在梁中部位置布置图像识别装置，接收来自两端的点光源，通过接收光斑的垂直位移量来反演梁的扰度。采用该监测方式时，对于光斑的位置进行准确识别是核心步骤，系统根据传感器采集光斑数据，形成图像矩阵，根据采集的图像数据，寻找图中极大值点，即为光斑疑似所在位置。但是在一些情况下，光斑的分布会跨越多个像素点，求取最大值点不能精细定位，导致对光斑的位置识别误差较大，测量精度较低。
[0004]针对相关技术中由于光斑的分布会跨越多个像素点，求取最大值点不能精细定位，导致对光斑的位置识别误差较大，测量精度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种大跨度梁挠度监测方法及监测系统，以解决相关技术中由于光斑的分布会跨越多个像素点，求取最大值点不能精细定位，导致对光斑的位置识别误差较大，测量精度较低的问题。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种大跨度梁挠度监测方法，该大跨度梁挠度监测方法包括如下步骤：获取光斑成像靶上的光斑图像；基于所述光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像；将所述点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图；对所述光斑灰度图进行降噪处理，得到目标光点；对目标光点进行边缘提取得到边缘点，所述边缘点围成目标光点的边缘轮廓；对所述边缘点进行圆拟合，得到圆拟合后圆的圆心坐标；标定初始状态下所述目标光点的圆心坐标，当梁挠度发生变化时，所述目标光点的圆心坐标随之变化，得到变化后的圆心坐标，求出圆心坐标变化值；将所述圆心坐标变化值转化为梁挠度变化值。
[0007]进一步的，基于所述光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像，具体为：
使用RGB模型对所述光斑图像中每一个像素点分配R分量强度值、G分量强度值和B分量强度值；基于每个像素点的R分量强度值、G分量强度值和B分量强度值，确定每个像素点中强度值最高的分量；将每个像素点中强度值最高的分量的强度值调整为0，得到光晕缩小的点光斑图像。
[0008]进一步的，将所述点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图，具体为：通过最大类间方差法对所述点光斑图像进行处理，确定图像二值化分割阈值；基于所述图像二值化分割阈值对所述点光斑图像进行图像二值化处理，得到光斑灰度图。
[0009]进一步的，目标光点的边缘点通过边缘提取算法对所述目标光点进行边缘提取获得。
[0010]进一步的，边缘提取算法为Sobel算法或Canny算法。
[0011]进一步的，对所述边缘点进行圆拟合，得到拟合后圆的圆心坐标，具体为：通过最小二乘法对所述边缘点进行圆拟合，得到一个拟合的圆；基于所述拟合的圆确定圆心，并求出所述圆心在光斑成像靶坐标系上的坐标，所述坐标为所述圆心坐标。
[0012]进一步的，获取光斑成像靶上的光斑图像具体为：将光斑成像靶安装在梁上，将激光发射模组安装在非梁上的固定点，使激光发射模组的激光出射方向与所述光斑成像靶的表面垂直；将图像传感器模组安装在非梁上的固定点，并位于所述光斑成像靶的一侧；通过控制激光发射模组在所述光斑成像靶上形成光斑；通过图像传感器模组获取所述光斑成像靶的图像信息；根据测量位移量程要求在所述光斑成像靶上确定图像分析区域，所述光斑位于所述图像分析区域的中心，所述图像分析区域的垂直量程大于等于所述测量位移量程的两倍；通过图像传感器模组获取所述图像分析区域，以得到所述光斑图像。
[0013]进一步的，基于所述光斑在所述光斑成像靶上的直径与所述图像分析区域的垂直量程，得到光斑的投影宽度占比，并判断所述投影宽度占比是否满足测量精度要求；若否，控制所述激光发射模组，使所述光斑成像靶上的光斑直径减小，直至所述投影宽度占比满足测量精度要求。
[0014]进一步的，基于测量最小分辨率和所述图像分析区域的垂直量程确定所述光斑图像在垂直方向上的像素点范围；测量最小分辨率可表示为：L
min
=L
max / NL
max 为图像分析区域的垂直量程，N 为光斑图像在垂直方向上的像素点数，L
min
为测量最小分辨率。
[0015]根据本申请的另一方面，提供一种大跨度梁挠度监测系统，该大跨度梁挠度监测系统包括：
光斑成像靶，设于待监测梁上；激光发射模组，设于非梁上的固定点，所述激光发射模组的激光出射方向与所述光斑成像靶的表面垂直；图像传感器模组，设于非梁上的固定点，用于获取光斑成像靶上的光斑图像；图像处理模组，与所述图像传感器模组连接，用于接收和处理所述光斑图像；所述图像处理模组包括：图像预处理模块，基于所述光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像；图像灰度处理模块，用于将所述点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图；图像降噪处理模块，用于对所述光斑灰度图进行降噪处理，得到目标光点；图像边缘点提取模块，用于对目标光点进行边缘提取得到边缘点，所述边缘点围成目标光点的边缘轮廓；边缘拟合模块，用于对所述边缘点进行圆拟合，得到拟合后圆的圆心坐标；梁挠度变化值判定模块，用于标定初始状态下所述目标光点的圆心坐标，当梁挠度发生变化时，所述目标光点的圆心坐标随之变化，得到变化后的圆心坐标，求出圆心坐标变化值，将所述圆心坐标变化值转化为梁挠度变化值。
[0016]进一步的，激光发射模组包括底座、设于所述底座上的激光发射器、以及用于调节所述激光发射器水平姿态的调平检测装置；所述底座包括俯仰角调节装置，所述激光发射器设于所述俯仰角调节装置的输出端，所述调平检测装置与所述俯仰角调节装置电性连接；所述图像传感器模组设为CCD传感器模组。
[0017]在本申请实施例中，通过获取光斑成像靶上的光斑图像；基于光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像；将点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图；对光斑灰度图进行降噪处理，得到目标光点；对目标光点进行边缘提取得到边缘点，边缘点围成目标光点的边缘轮廓；对边缘点进行圆拟合，得到圆拟合后圆的圆心坐标；标定初始状态下目标光点的圆心坐标，当梁挠度发生变化时，目标光点的圆心坐标随之变化，得到变化后的圆心坐标，求出圆心坐标变化值；将圆心坐标变化值转化为梁挠度变化值，达到了以光斑图像的圆心位置作为光斑图像的识别位置，并准确的确定光斑图像的圆心位置的目的，从而实现了对光斑图像的圆心进行精细定位，降低光斑位置识别误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取光斑成像靶上的光斑图像；基于所述光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像；将所述点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图；对所述光斑灰度图进行降噪处理，得到目标光点；对所述目标光点进行边缘提取得到边缘点，所述边缘点围成所述目标光点的边缘轮廓；对所述边缘点进行圆拟合，得到圆拟合后圆的圆心坐标；标定初始状态下所述目标光点的圆心坐标，当梁挠度发生变化时，所述目标光点的圆心坐标随之变化，得到变化后的圆心坐标，求出圆心坐标变化值；将所述圆心坐标变化值转化为梁挠度变化值。2.根据权利要求1所述的大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，所述基于所述光斑图像在RGB模型中的RGB分量强度值，减小强度值最高的分量，以得到光晕缩小的点光斑图像，具体为：使用RGB模型对所述光斑图像中每一个像素点分配R分量强度值、G分量强度值和B分量强度值；基于每个像素点的R分量强度值、G分量强度值和B分量强度值，确定每个像素点中强度值最高的分量；将每个像素点中强度值最高的分量的强度值调整为0，得到光晕缩小的点光斑图像。3.根据权利要求2所述的大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，将所述点光斑图像进行灰度处理，得到光斑灰度图，具体为：通过最大类间方差法对所述点光斑图像进行处理，确定图像二值化分割阈值；基于所述图像二值化分割阈值对所述点光斑图像进行图像二值化处理，得到光斑灰度图。4.根据权利要求2所述的大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，所述目标光点的边缘点通过边缘提取算法对所述目标光点进行边缘提取获得。5.根据权利要求4所述的大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，对所述边缘点进行圆拟合，得到拟合后圆的圆心坐标，具体为：通过最小二乘法对所述边缘点进行圆拟合，得到一个拟合的圆；基于所述拟合的圆确定圆心，并求出所述圆心在光斑成像靶坐标系上的坐标，所述坐标为所述圆心坐标。6.根据权利要求1至4任一项所述的大跨度梁挠度监测方法，其特征在于，所述获取光斑成像靶上的光斑图像具体为：将光斑成像靶安装在梁上，将激光发射模组安装在非梁上的固定点，使激光发射模组的激光出射方向与所述光斑成像靶的表面垂直；将图像传感器模组安装在非梁上的固定点，并位于所述光斑成像靶的一侧；通过控制激光发射模组在所述光斑成像靶上形成光斑；通过图像传感器模组获取所述光斑成像靶的图像信息；
根据测量位移量程要求在所述光斑成像靶上确定图像分析区域，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢毓颖，舒刘海，林彬，查松山，张鹏，杨子江，阮国余，梅燕，张楠，王政尧，郑明耀，陈明瀚，
申请(专利权)人：广州市水务规划勘测设计研究院中水淮河规划设计研究有限公司，
类型：发明
国别省市：