一种基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，将桥梁的变形测量分为预先粘贴标志板、无人机采集桥梁视频和数据分析三个部分。首先在桥梁侧面待测测点处布置若干测量靶标，然后采用无人机搭载包含长焦相机和广角相机的双相机系统采集桥梁视频，最后采用一种基于深度学习多目标追踪的计算桥梁表面靶标的位移，通过双相机分别测量桥梁侧面运动靶标和桥墩固定靶标，消除无人机本身的晃动，得到桥梁靶标处的绝对位移。本发明专利技术方法具有快速便捷、成本低和非接触的优势，克服了传统布设传感器的方法难以应用于桥梁变形测量的问题，有广泛应用于实际桥梁变形监测的良好前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法


[0001]本专利技术属于结构安全监测
，具体涉及一种基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法和系统，结合无人机载同轴双相机和深度学习追踪方法，实现桥梁工作状态下的动态位移测量和安全状态评估。

技术介绍

[0002]桥梁在车辆荷载和环境(风、温度)作用下的变形测量是桥梁安全性评估的重要内容，尤其是在桥梁的荷载试验中，准确测量的桥梁变形响应既可以与有限元分析的桥梁变形情况作对比，又可以依据结构动力学理论计算桥梁的深层次特征参数(如结构频响函数、模态柔度)，为桥梁的损伤识别提供基础。桥梁的位移测量分为长期监测和短期检测，长期监测一般需要在桥梁上安装固定的测量传感器，测量少量关键部位的变形，在桥梁遭受极端荷载或事故时提前发出预警，这种方法成本高，一般只针对大型重要桥梁。短期变形响应检测在桥梁服役前的荷载试验和服役过程中的定期安全性评估中更常用，现有的桥梁变形测量方法多是针对桥梁的短期动态变形测量。
[0003]现有的桥梁变形测量方法多是基于传统的测量和测绘仪器，包括静态GPS、全站仪和液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，其特征在于，所述桥梁变形测量方法包括以下步骤：S1，在桥梁侧面待测测点处布置若干测量靶标，采用无人机搭载包含长焦相机和广角相机的双相机系统采集桥梁视频；其中，长焦相机和广角相机位置同轴且固定，均正对桥梁持续拍摄；广角相机的视场包含桥梁的左桥墩和右桥墩；长焦相机只用于采集桥梁侧面待测测点处的测量靶标的图像视频；S2，基于YOLO v5s网络构建靶标识别模型，将长焦相机和广角相机采集的视频帧图像分别导入靶标识别模型，采用靶标识别模型分别从两者采集的桥梁视频帧图像中识别得到测量靶标位置，将测量靶标图像从视频帧中分割出来；S3，采用特征提取网络对分割的不同位置的测量靶标图像进行类间区分，为每个测量靶标分配固定的ID，获取每一帧的测量靶标的标记框中心坐标，绘制得到测量靶标的粗略位移轨迹；S4，基于DeepSORT的多目标追踪算法，在获取当前帧的测量靶标的标记框中心坐标后，利用卡尔曼滤波预测得到当前坐标的预测轨迹，计算预测轨迹与下一帧的标记框中心的实际坐标的关联度，根据关联度对测量靶标的粗略位移轨迹进行修正，得到测量靶标中心点的实际位移轨迹；S5，以亚像素识别测量靶标图像的中心点，得到两个相机采集图像对应的测量靶标中心点的亚像素点级别位移轨迹；S6，结合两个相机对应的亚像素点级别位移轨迹和两个相机的位置关系，从运动靶标测量的结果中剔除无人机晃动导致的位移误差。2.根据权利要求1所述的基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，其特征在于，步骤S1中，在应用双相机系统进行测量前，采用张氏标定法对长焦相机和广角相机独立标定，得到广角相机的内参K
w
和长焦相机的内参K
t
。3.根据权利要求1所述的基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，其特征在于，对桥墩位置的相对位移测量不使用测量靶标，利用桥墩本身的纹理的匹配关系进行测量。4.根据权利要求1所述的基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，其特征在于，步骤S2中，基于YOLO v5s网络构建靶标识别模型的过程包括以下步骤：在桥梁表面粘贴靶标，测量靶标位置，将靶标中心作为位移测量点；采集包含不同光照条件下的若干张靶标图像，由人工标记点位，使用PASCAL VOC的格式制作靶标数据集，采用k
‑
means聚类的方法对数据集中的靶标图像进行聚类；将靶标数据集导入YOLO v5s网络进行训练和验证，得到训练完成的靶标识别模型。5.根据权利要求1所述的基于机载双相机和目标追踪的桥梁变形测量方法，其特征在于，步骤S4中，根据关联度对测量靶标的粗略位移轨迹进行修正，得到测量靶标中心点的实际位移轨迹的过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋赏，魏佳北，黄正荣，张建，
申请(专利权)人：中铁建苏州设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：