一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁健康状态监测方法及系统，用工业相机采集刻度标尺图，对采集到的彩色光斑图像中包含有标尺刻度和激光光斑的有效区域进行提取之后进行仿射变换矫正、去噪、去雾、二值化、形态学变换得到光斑的二值化图像；使用二值图像提取出彩色光斑图像，对光斑图像进行不饱和点灰度信息高斯拟合法，求出激光光斑在图像坐标系内的质心坐标，与初始得到的光斑质心纵坐标作差获得光斑质心变化量，经过像素到现实的转换矩阵得到桥梁的实际扰动，并通过ftp协议上传云端服务器，由云端服务器结合桥梁监控现场的温、湿度数据，生成桥梁的瞬间和持续不良状态阈值，进行预警。本发明专利技术具有操作简便、测量精度高、所需硬件设备资源少等优点。所需硬件设备资源少等优点。所需硬件设备资源少等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及远距离非接触测量技术，特别是一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法及系统。

技术介绍

[0002]测量技术在机械化设备高度集中的现代社会中举足轻重。然而时下对测量设备的要求，不仅要求有高精度、高效率和较强的环境适应能力，更需要测量设备便捷灵巧、自动化程度高、成本低廉等。在桥梁挠度检测场景中，往往有长时间检测、全天候检测等需求,而传统的测量方法难以兼顾各方面需求。因此，对自动、高精度、实时远距离非接触的新型桥梁挠度监测测量方法进行探索和研究具有重大意义。
[0003]非接触测量方法一般包括声波测量、光电测量、雷达测量等,其中现阶段使用比较多的有声波测量技术和光电测量技术，但这两种测量技术存在一些局限性，他们都对测量对象的某些物理属性要求比较高，否则难以取得的测量结果。而雷达测量方式虽然精度较高，但对测量对象要求比较高且往往成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将激光器模组箱安装在桥墩侧面，将装有补光光源、刻度标尺、工业相机及支架的观察暗箱安装在桥面中心的侧面，其中刻度标尺正对于工业相机摄像头，使激光器光线能垂直入射到刻度标尺，并且使目标光斑的初始位置处于刻度标尺的0刻度线处，用工业相机采集刻度标尺图像，当桥梁挠度发生变化时，激光光斑位置随之变化；步骤2、现场工况机对采集到的彩色光斑图像中包含有标尺刻度和激光光斑的有效区域进行提取之后进行仿射变换矫正；对彩色光斑图像进行去噪、去雾、二值化、形态学变换得到光斑的二值化图像；使用二值图像提取出彩色光斑图像，对光斑图像进行不饱和点灰度信息高斯拟合法，求出激光光斑在图像坐标系内的质心坐标，将得到的光斑质心与初始得到的光斑质心纵坐标作差获得光斑质心变化量，经过像素到现实的转换矩阵得到桥梁的实际扰动；步骤3、将桥梁的实际扰动叠加到实时图像上，并通过ftp协议上传云端服务器，由云端服务器结合桥梁监控现场的温、湿度数据，生成桥梁的瞬间和持续不良状态阈值，当桥梁扰动超过瞬时阈值或桥梁一段时间内超过持续阈值时，进行预警。2.根据权利要求1所述的采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法，其特征在于，所述仿射变换矫正，使用相机拍摄一组黑白棋盘图像数据，根据拍摄图像上的黑白方格距离和实际的距离对比，计算出相机的内外参数矩阵，对相机的畸变进行校正。3.根据权利要求1所述的激光基准结合图像处理的高精度单点桥梁挠度监测方法，其特征在于，所述去噪，采用双边滤波，双边滤波的模板公式为：其中，(i,j)为模板窗口中心像素的坐标；(k,l)为模板窗口的其他像素的坐标；σ
d
和σ
r
分别空域模板和值域模板高斯函数的标准差；f(i,j)为处理前目标点的灰度值。4.根据权利要求1所述的采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法，其特征在于，所述去雾采用暗通道去雾，公式为：其中，k代表图像中的一个点坐标，c为r，g，b三颜色通道中的一个，J
c
为处理前图像，J
dark
为处理后图像，w
k
为以k为中心的矩形窗口。5.根据权利要求1所述的采用激光结合机器视觉的高精度桥梁状态监测方法，其特征在于，所述二值化，将彩色图像通过矩阵转换为灰度图像，选中亮度值大于判定阈值的像素标记为白色，其他像素标记为黑色，其中彩色图...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕龙寅，谭江云，王梦珂，路东明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：