一种跨障碍式反向视觉连续测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种跨障碍式反向视觉连续测量系统及方法，属于桥梁监测技术领域，其通过设置反向视觉测量装置，并在对应桥墩上设置基点靶标，以及在主梁上设置若干测量靶标，利用反向视觉测量装置中两摄像头的对应设置，使得两摄像头可以共用一个基点坐标，进而使得两摄像头所拍摄靶标位置可在同一综合图像中进行测算，保证了视觉障碍物纵向两侧测点位置竖向位移的连续监测。本发明专利技术的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其结构简单，设置简便，能够满足各类不同跨径桥梁的线形监测，实现桥梁线形的跨障碍、高频率、大范围连续监测，具有识别精度高、施工便捷、适用性广、经济性好等优点，有效提升桥梁线形监测的效率和精度，充分保证桥梁运营的安全性。运营的安全性。运营的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种跨障碍式反向视觉连续测量系统及方法


[0001]本专利技术属于桥梁监测
，具体涉及一种跨障碍式反向视觉连续测量系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国基础建设的推进，桥梁的设计与建设需求越来越大，在交通运输领域中扮演着越来越重要的作用。不过，随着桥梁使用频率的增多，其结构极易发生各种损伤或者变形，其直接影响到桥梁的承载能力和运营安全性。因此，在桥梁的实际应用过程中，需要对桥梁的健康状况进行安全监测，以便及时发现问题并对其进行加固维护。
[0003]作为主梁结构刚度的重要指标，桥梁线形是桥梁的重点监测指标，也是桥梁常规监测维护过程中需要重点考虑的对象。目前，传统的形变测量技术主要有两类，一是采用静力水准仪进行测量，二是采用传统光电设备基于视觉测量技术进行测量。
[0004]对于两种传统的测量方式，前者是基于测点液位变化来监测高程，其虽然能够一定程度上满足测量的目的，但是极易受到低温环境、漏(溢)液等特殊事件的影响，稳定性差，更无法实现高频率采集。对于第二种测量方式，其通常采用光电挠度仪等形变测量设备进行测量，通过高分辨率相机基于视觉测量技术识别桥梁关键点的靶标动态形变值，以此构建桥梁动态形变值精密视觉测量阵列，其最大的优点在于提升了桥梁形变测量的频率，实现高动态采集。但是，对于第二种测量方式，其也仍然存在明显的缺陷，一方面，基于光电成像的原理，导致该种方法无法跨遮挡物进行测量测量；另一方面，由于相机识别精度受限，传统测量设备的测量距离往往处于300m以内，导致其仅能适用于跨径300以内且无障碍阻隔桥梁的监测，监测范围极其有限，无法有效满足现有大跨径桥梁的连续监测，存在明显的应用局限性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种跨障碍式反向视觉连续测量系统及方法，能够实现桥梁线形的跨障碍、高频率、大范围连续测量，满足大跨径桥梁线形的监测需求，保证大跨径桥梁运营使用的可靠性和安全性，降低大跨径桥梁的监测、维护成本。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个方面，提供一种跨障碍式反向视觉连续测量系统，用于具有视觉障碍物的桥梁主梁的跨障碍物连续监测，
[0007]包括反向视觉测量装置和靶标；
[0008]所述反向视觉测量装置包括拍摄方向相反的第一摄像头与第二摄像头，用于安装在所述视觉障碍物的纵向两侧并拍摄该纵向两侧的对应靶标位置；两摄像头共用同一个坐标基点，使得两摄像头的拍摄图像可综合在同一个图像中；
[0009]所述靶标包括对应所述第一摄像头设置的基点靶标和对应两摄像头分别设置的若干测量靶标；所述基点靶标设置于所述视觉障碍物纵向一侧的桥墩上；所述测量靶标设
置在所述视觉障碍物两侧的主梁上，并处于对应摄像头的拍摄量程内。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述反向视觉测量装置包括伸缩构件和分设于该伸缩构件两端的安装组件；
[0011]所述伸缩构件水平设置，并可沿轴向往复伸缩，以适应所述反向视觉测量装置在不同厚度视觉障碍物上的安装；两所述安装组件分别连接在所述伸缩构件的端部，用于两摄像头的分别安装。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述安装组件包括连接所述伸缩构件的第一安装件和连接该第一安装件的第二安装件；
[0013]所述第二安装件用于对应摄像头的安装，其与所述第一安装件可调节装配，使得对应摄像头的竖向位置可通过两安装件之间的位置调节来改变。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述第一安装件为与所述伸缩构件固定连接的滑轨；所述第二安装件为设置有滚轮的底座，且该底座通过滚轮与所述滑轨装配连接；
[0015]相应地，所述安装组件还包括锁紧件，其设置在两安装件的连接位置，用于两安装件相对位置调节后的锁定。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述视觉障碍物为主梁主跨桥墩上方的墩顶隔板。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述反向视觉测量装置为两个，并分别设置于所述主梁纵向两端的墩顶隔板上。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述视觉障碍物纵向两侧的主梁上分别设置有多个测量靶标，且位于所述视觉障碍物同侧的至少两个测量靶标之间间隔有一定的纵向间隔。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述靶标为红外靶标。
[0020]本专利技术的另一个方面，还提供了一种跨障碍式反向视觉连续测量方法，用于带有视觉障碍物桥梁主梁线形的跨障碍连续监测，其利用所述的跨障碍式反向视觉连续测量系统来实现，包括如下过程：
[0021](1)将所述反向视觉测量装置安装于对应视觉障碍物上，使得两摄像头分设于该视觉障碍物的纵向两侧且拍摄方向相反；
[0022](2)根据检测需求调整第一摄像头与第二摄像头的位置，并记录两摄像头的分辨率f1、f2；
[0023](3)安装各靶标，确保各靶标对于对应摄像头的拍摄量程内，并记录各靶标距离相应摄像头中心的空间距离d
i
；
[0024](4)控制各摄像头捕捉各靶标成像，识别成像图中各测点距离坐标原点的位移x
i
，并以此解算各测点与基点的相对位移值ΔX，并以此进行桥梁的形变监测。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，过程(4)中解算各测点与基点相对位移值的方法包括如下过程：
[0026](4.1)由光学成像原理易知基点成像关系式：解算基点靶标与第一摄像头之间的位移值
[0027](4.2)根据第一摄像头视角范围内的靶标成像关系式：解算各测量靶标相对第一摄像头的位移值并以此测量各测点与基点靶标的相对位移值
[0028][0029](4.3)根据第二摄像头视角范围内的靶标成像关系式：解算各测量靶标相对第二摄像头的位移值并以此测量各测点与基点靶标的相对位移值
[0030][0031]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0033](1)本专利技术的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其通过在桥梁上的视觉障碍物上设置反向视觉测量装置，并在对应桥墩上设置基点靶标，以及在视觉障碍物纵向两侧的主梁上分别设置若干测量靶标，利用反向视觉测量装置中两摄像头的对应设置，使得两摄像头可以共用一个基点坐标，进而使得两摄像头所拍摄靶标位置可在同一综合图像中进行测算，保证了视觉障碍物纵向两侧测点位置竖向位移的连续监测，保证桥梁线形监测的连续性，提升桥梁线形监测的效率和精度，充分保证桥梁运营的安全性和可靠性。
[0034](2)本专利技术的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其通过优选设置反向视觉测量装置的结构组成，利用伸缩构件与安装组件的组合设置，可以实现两摄像头在视觉障碍物上纵向两侧的快速、稳定安装，保证两摄像头设置、工作的准确性，满足反向视觉测量装置在不同视觉障碍物上的安装，提升反向视觉测量装置的适用性和便捷性。
[0035](3)本专利技术的跨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨障碍式反向视觉连续测量系统，用于具有视觉障碍物的桥梁主梁的跨障碍物连续监测，其特征在于，包括反向视觉测量装置和靶标；所述反向视觉测量装置包括拍摄方向相反的第一摄像头与第二摄像头，用于安装在所述视觉障碍物的纵向两侧并拍摄该纵向两侧的对应靶标位置；两摄像头共用同一个坐标基点，使得两摄像头的拍摄图像可综合在同一个图像中；所述靶标包括对应所述第一摄像头设置的基点靶标和对应两摄像头分别设置的若干测量靶标；所述基点靶标设置于所述视觉障碍物纵向一侧的桥墩上；所述测量靶标设置在所述视觉障碍物两侧的主梁上，并处于对应摄像头的拍摄量程内。2.根据权利要求1所述的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其特征在于，所述反向视觉测量装置包括伸缩构件和分设于该伸缩构件两端的安装组件；所述伸缩构件水平设置，并可沿轴向往复伸缩，以适应所述反向视觉测量装置在不同厚度视觉障碍物上的安装；两所述安装组件分别连接在所述伸缩构件的端部，用于两摄像头的分别安装。3.根据权利要求2所述的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其特征在于，所述安装组件包括连接所述伸缩构件的第一安装件和连接该第一安装件的第二安装件；所述第二安装件用于对应摄像头的安装，其与所述第一安装件可调节装配，使得对应摄像头的竖向位置可通过两安装件之间的位置调节来改变。4.根据权利要求3所述的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其特征在于，所述第一安装件为与所述伸缩构件固定连接的滑轨；所述第二安装件为设置有滚轮的底座，且该底座通过滚轮与所述滑轨装配连接；相应地，所述安装组件还包括锁紧件，其设置在两安装件的连接位置，用于两安装件相对位置调节后的锁定。5.根据权利要求1～4中任一项所述的跨障碍式反向视觉连续测量系统，其特征在于，所述视觉障碍物为主梁主跨桥墩上方的墩顶隔板。6.根据权利要求5所述的跨障碍式反向视觉连续测...

【专利技术属性】
技术研发人员：文望青，曹阳梅，梁金宝，殷鹏程，严爱国，瞿国钊，张晓江，罗春林，周继，赵丹阳，谢晓慧，胡方杰，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：