一种基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统和方法，包括雷达监测模块、摄像头监测模块、中央处理模块和智能交互模块；雷达监测模块用于发射微波信号、接收反射回来的调制信号并输出中频信号至中央处理模块；摄像头监测模块用于获取桥梁建筑的连续帧光学图像并传输至中央处理模块；中央处理模块包括微波信号处理单元、光学图像处理单元、坐标转换单元和异构数据融合单元，分别用于生成桥梁形变监测的3D雷达点云矩阵和3D光学矩阵并实现坐标转换和3D融合；智能交互模块用于可视化显示以及用于参数设置、信息输入的交互。该系统和方法具有雷达和摄像头深度融合、坐标体系统一、减少误检漏检概率、精度有效提升的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线感知与视觉融合，具体的说，涉及了一种基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统与方法。

技术介绍

1、桥梁是交通基础设施的重要组成部分，其安全性至关重要。桥梁形变监测通常是指对桥梁结构的自振频率、阵型以及阻尼比等参数进行定期或实时的监测和记录，以评估桥梁的结构健康状况，及时发现异常变化和潜在问题，以确保桥梁的安全性、可靠性和长期稳定运行。同时桥梁形变监测也为桥梁设计和建设提供重要的数据支持，具有重要的社会和经济价值。

2、传统的桥梁形变监测方式可以分为接触式监测和非接触式监测，接触式监测方式是指使用接触式监测设备，如应变计、位移传感器、倾斜仪、应变片以及压力传感器等，虽然接触式设备形变监测准确率高，但使用此类监测设备存在监测范围有限、维护成本过高等缺点。非接触式监测方式是指使用非接触式传感器，如微波雷达、激光雷达及光学摄像头等，使用雷达设备进行桥梁形变监测具有全天时、全天候的优点，但由于使用雷达监测时，信号在穿越桥梁结构时可能会受到多径效应等因素的影响，导致雷达监测可能存在漏检、误检以及实际监测位置模糊的问题。相比之下，使用光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：包括雷达监测模块、摄像头监测模块、中央处理模块和智能交互模块；

2.根据权利要求1所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述3D雷达点云矩阵由若干(xr,yr,zr)坐标点组成，在矩阵中该坐标点存储的值为在t时间段内雷达监测模块所检测的桥梁挠度值vr，其映射关系为f(xr,yr,zr)＝vr；

3.根据权利要求2所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述深度学习算法模型中根据环境因子的气象条件分为晴、阴、雨、雪、雾五种类型，分别使用eb、ec、er、es、ef...

【技术特征摘要】

1.一种基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：包括雷达监测模块、摄像头监测模块、中央处理模块和智能交互模块；

2.根据权利要求1所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述3d雷达点云矩阵由若干(xr,yr,zr)坐标点组成，在矩阵中该坐标点存储的值为在t时间段内雷达监测模块所检测的桥梁挠度值vr，其映射关系为f(xr,yr,zr)＝vr；

3.根据权利要求2所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述深度学习算法模型中根据环境因子的气象条件分为晴、阴、雨、雪、雾五种类型，分别使用eb、ec、er、es、ef表示这五种气象条件，即存在集合e＝{eb,ec,er,es,ef}；根据指定的雷达与摄像头数据融合概率分布函数来融合雷达监测模块和摄像头监测模块的监测数据；具体的，设定摄像头监测模块和雷达监测模块的置信度分别为p1和p2，则摄像头监测模块和雷达监测模块检测数据的置信度可分别表示为：

4.根据权利要求3所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述雷达监测模块为二维微波相控阵雷达监测系统，所述摄像头监测模块为光学摄像头监测系统，采用basler摄像头。

5.根据权利要求4所述的基于无线感知与视觉融合的桥梁形变监测系统，其特征在于：所述微波信号处理单元首先处理由雷达监测模块传输的中频信号并生成雷达点云图像，然后使用扩展卡尔曼滤波进行点云图像滤波处理提高点云图像质量，最后生成点云图像对应的3d雷达点云矩阵；所述光学图像处理单元用于处理由摄像头监测模块传输的连续帧光学图像，最终生成连续帧光学图像所对应的3d光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，常伍亮，王雷，郭家昌，王腾，户鑫峰，段鹏松，曹仰杰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：