一种建筑结构的整面动位移的测量方法技术

本发明专利技术提供了一种建筑结构的整面动位移的测量方法。该方法包括：设置两个刚性连接的第一监控装置和第二监控装置；将所述第一监控装置的监测区域设置为待测结构的表面，将所述第二监控装置的监测区域设置为预设的标定区域；第一监控装置和第二监控装置分别获取各自的监测区域的原始视频或连续图像；根据所获得的监测区域的原始视频或连续图像，计算得到待测结构的表面的整体位移。应用本发明专利技术可以有效地提高测量结果的准确性。地提高测量结果的准确性。地提高测量结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑结构的整面动位移的测量方法


[0001]本申请涉及工程测量
，尤其涉及一种建筑结构的整面动位移的测量方法。

技术介绍

[0002]结构位移的测量是既有桥梁工程损伤识别的重要内容，而位移测量则一般包含静位移测量和动位移测量。其中，桥梁的静位移测量包含桥跨挠度、横向位移、纵向位移、墩顶水平位移等，而动位移测量则可以分析桥梁的动力学特性，包括振幅、波型、频率或周期、阻尼等，两者都是桥梁结构状态评估和健康监测的重要指标。
[0003]现有技术中的常用测量方法大多存在部分缺陷。例如，线性可变差动变压器(LVDT)传感器需要固定平台，而GPS传感器则价格较贵且精度一般，激光传感器需要在较近的距离使用等。而且，现有技术中的常用测量方法大多安装复杂并只能进行单点测量。
[0004]现有技术中的数字图像法，即摄影测量为桥梁位移提供了新方法，具有使用简单，可远距离测量，可进行多点测量，精度可控等优点。现有技术中对于摄影测量的研究数量众多，但是依旧存在问题，因此需要对部分问题进行完善，以使得摄影测量可以更加贴近工程应用。例如，相机振动的问题，相机在自然环境中使用会受到风与地面环境的影响产生抖动。如果距离被测结构较远时，相机轻微的抖动如果按照比例换算为被测结构的实际位移，则所导致的误差将会是巨大的。由于临海或临河的桥梁受到风的影响更大，而市内的高架桥或铁路桥等则会受到地面振动的影响，因此桥梁测量的准确性更容易受到影响，这对于摄影测量的工程应用仍是巨大挑战。其次，现有技术中大多是针对单个点位或多个有限点位进行位移采集，获得的信息量较少，如果需要更加详细的分析，如对损伤位置的精确分析、桥梁横向系数研究等，需要更多点甚至是整面的位移信息，因此所获得的信息将有些匮乏，难以进行精确的分析。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种建筑结构的整面动位移的测量方法，从而可以有效地提高测量结果的准确性。
[0006]本专利技术的技术方案具体是这样实现的：
[0007]一种建筑结构的整面动位移的测量方法，该方法包括：
[0008]设置两个刚性连接的第一监控装置和第二监控装置；将所述第一监控装置的监测区域设置为待测结构的表面，将所述第二监控装置的监测区域设置为预设的标定区域；
[0009]第一监控装置和第二监控装置分别获取各自的监测区域的原始视频或连续图像；
[0010]根据所获得的监测区域的原始视频或连续图像，计算得到待测结构的表面的整体位移。
[0011]进一步的，所述根据所获得的监测区域的原始视频或连续图像，计算得到待测结构的表面的整体位移包括：
[0012]对于待测结构的表面和标定区域的的原始视频或连续图像，均分别进行如下的步骤：
[0013]对监测区域的原始视频或连续图像进行分解，获得各个分离的待分析图像，并在各个待分析图像中设置感兴趣区域；
[0014]从各个待分析图像中选择一个图像作为参考图像；
[0015]对各个待分析图像的感兴趣区域进行特征点提取；
[0016]根据所提取的特征点以及监测区域的实际尺寸，对各个待分析图像的感兴趣区域进行网格划分，将每个待分析图像的感兴趣区域分割成多个分块图片；
[0017]将每一个分块图片与参考图像中对应的分块图片进行特征点匹配；
[0018]从特征点匹配的结果中消除错误匹配；
[0019]对匹配的特征点的周围第一数量像素的区域进行局部亚像素插值，并重新进行特征点匹配；
[0020]根据特征点匹配的最终结果，计算得到监测区域的各个特征点的像素位移；
[0021]根据特征点的像素位移以及与像素位移对应的实际位移，计算得到对应的比例因子；
[0022]根据图像中的各个像素之间的距离以及实际测量得到的与各个像素对应的点之间的实际距离，确定几何模型修正的参数；
[0023]根据监测区域的各个特征点的像素位移、比例因子以及几何模型修正的参数，得到监测区域的各个特征点的实际位移；
[0024]根据待测结构的表面的各个特征点的实际位移以及标定区域的各个特征点的实际位移，得到待测结构的表面的各个特征点的真实位移；
[0025]根据待测结构的表面的各个特征点的真实位移进行插值计算，得到待测结构的表面的整体位移。
[0026]进一步的，所述对监测区域的原始视频或连续图像进行分解，获得各个分离的待分析图像包括：
[0027]如果所获得的是监测区域的视频文件，则对原始视频逐帧进行分解，得到多个分离的待分析图像；
[0028]如果所获得的是监测区域的连续图像，则将所述连续图像中的每一张图像分别作为待分析图像。
[0029]进一步的，所述在各个待分析图像中设置感兴趣区域包括：
[0030]如果待分析图像中还包括非监测区域的信息，则将待分析图像中包括监测区域的图像区域设置为感兴趣区域；
[0031]如果待分析图像中仅包含了监测区域的信息，则将整张待分析图像的所有区域均设置为感兴趣区域。
[0032]进一步的，所述从各个待分析图像中选择一个图像作为参考图像包括：
[0033]将各个待分析图像中的第一张待分析图像作为参考图像。
[0034]进一步的，使用加速鲁棒特征算法将每一个分块图片与参考图像中对应的分块图片进行特征点匹配；
[0035]使用随机抽样一致性算法从特征点匹配的结果中消除错误匹配。
[0036]进一步的，在进行特征点匹配时，对于每个分块图片，提取一个或多个匹配效果最好的特征点。
[0037]进一步的，该方法还进一步包括：
[0038]根据不同区域的特征效果和/或光照效果单独调整特征点算法的阈值。
[0039]进一步的，所述第一数量是5～10之间的任意一个整数。
[0040]进一步的，所述根据待测结构的表面的各个特征点的实际位移以及标定区域的各个特征点的实际位移，得到待测结构的表面的各个特征点的真实位移包括：
[0041]将待测结构的表面的各个特征点的实际位移，减去标定区域的各个特征点的实际位移，得到待测结构的表面的各个特征点的真实位移。
[0042]如上可见，在本专利技术中的建筑结构的整面动位移的测量方法中，使用数字图像算法和亚像素算法对各个待分析图像进行计算，得到待测结构的表面的像素位移，还使用了两个刚性连接的监控装置分别监测待测结构的表面以及预设的标定物，并根据两个监控装置的监测结果进行消振处理，得到待测结构的表面的实际振动数据，再根据待测结构的表面的实际振动数据计算得到比例因子，还根据图像中的各个像素之间的距离以及实际测量得到的与各个像素对应的点之间的实际距离，进行几何模型修正，因此可以根据待测结构的表面的像素位移、比例因子以及几何模型的修正结果，得到待测结构的表面的各个特征点的实际位移。上述的建筑结构的整面动位移的测量方法是一种使用特征点算法为基础的摄影测量方法，能够对整个视野范围内的桥梁底面或者测面进行位移监测；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑结构的整面动位移的测量方法，其特征在于，该方法包括：设置两个刚性连接的第一监控装置和第二监控装置；将所述第一监控装置的监测区域设置为待测结构的表面，将所述第二监控装置的监测区域设置为预设的标定区域；第一监控装置和第二监控装置分别获取各自的监测区域的原始视频或连续图像；根据所获得的监测区域的原始视频或连续图像，计算得到待测结构的表面的整体位移。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所获得的监测区域的原始视频或连续图像，计算得到待测结构的表面的整体位移包括：对于待测结构的表面和标定区域的的原始视频或连续图像，均分别进行如下的步骤：对监测区域的原始视频或连续图像进行分解，获得各个分离的待分析图像，并在各个待分析图像中设置感兴趣区域；从各个待分析图像中选择一个图像作为参考图像；对各个待分析图像的感兴趣区域进行特征点提取；根据所提取的特征点以及监测区域的实际尺寸，对各个待分析图像的感兴趣区域进行网格划分，将每个待分析图像的感兴趣区域分割成多个分块图片；将每一个分块图片与参考图像中对应的分块图片进行特征点匹配；从特征点匹配的结果中消除错误匹配；对匹配的特征点的周围第一数量像素的区域进行局部亚像素插值，并重新进行特征点匹配；根据特征点匹配的最终结果，计算得到监测区域的各个特征点的像素位移；根据特征点的像素位移以及与像素位移对应的实际位移，计算得到对应的比例因子；根据图像中的各个像素之间的距离以及实际测量得到的与各个像素对应的点之间的实际距离，确定几何模型修正的参数；根据监测区域的各个特征点的像素位移、比例因子以及几何模型修正的参数，得到监测区域的各个特征点的实际位移；根据待测结构的表面的各个特征点的实际位移以及标定区域的各个特征点的实际位移，得到待测结构的表面的各个特征点的真实位移；根据待测结构的表面的各个特征点的真实位移进...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊健生，刘宇飞，刘家豪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：