[发明专利]一种基于视频图像识别的桥梁索力测量方法

说明书

本发明公开了一种基于视频图像识别的桥梁索力测量方法，本发明使用智能移动终端自带的摄像头采集桥梁拉索振动视频，并在智能移动终端的软件中进行数字化处理，利用数字图像边缘检测的多项式拟合法进行运动目标检测，获取拉索特征边缘上各个像素点各时刻的振动位移，然后对位移时间序列进行傅里叶变换分析得到拉索振动频率，最后采用频率法求得桥梁拉索索力。该方法属于非接触式测量，其优点是无需安装传感器，并且能够同时测量多根拉索索力，与传统的接触式索力仪相比效率大大提高；智能终端设备作为桥梁索力测量系统的载体平台，实现桥梁索力采集和分析的一体化和自动化，具有成本低、便携易用的特点。

技术领域

本发明涉及桥梁索力测量技术领域，具体涉及一种基于视频图像识别的桥梁索力测量方法。

背景技术

近年来，随着工程质量要求的提高，对于工程测量的需求也越来越多。尤其在桥梁工程中，索力的测量已经成为工程验收中的一个重要部分。索作为桥梁的主要传力构件，其受力状态直接反映出全桥的健康状态，是桥梁监测的核心指标。

在现代大跨度桥梁中，斜拉桥是一类重要的桥型。斜拉索作为斜拉桥结构中主要承力构件对桥梁的安全运行起着至关重要的作用，因而对斜拉桥索力的测试也显得尤为重要。针对桥梁索力测试工程技术人员开发了多种方法，例如磁通量法、压力法、基频法等。其中，基频法以其低成本、便捷性被广泛应用于桥梁斜拉索索力检测与监测。

常规的桥梁索力测试方法大多属于点式检测，如用加速度传感器、压力表、应变测试元件等进行检测，只能获取结构上有限点的数据，以较少的数据作为桥梁将康状态的检测、评估、运营、维护的依据显然是不全面的。

常规检测方法中大部分需要安装传感器，属于接触式测量，有时还需要中断交通，对于动载试验，负载效应有时也需要考虑进来，而振动状态复杂的大型结构，更是需要在结构的不同部位安装多个传感器，操作难度大，数据的同步获取也难以实现，测试的周期较长，需耗费较大的人力物力财力。

发明内容

本发明提供了一种基于视频图像识别的桥梁索力测量方法，无需安装传感器，通过桥梁拉索的视频图像识别分析，就能够同时测量多根拉索索力。

一种基于视频图像识别的桥梁索力测量方法，包括以下步骤：

1)采集桥梁拉索振动视频；

2)对桥梁拉索振动视频进行数字化处理；

3)利用数字图像边缘检测的多项式拟合法进行运动目标检测，获取桥梁拉索特征边缘上各个像素点各时刻的振动位移；

4)对位移时间序列进行傅里叶变换分析得到拉索振动频率；

5)采用频率法求得桥梁拉索索力。

步骤1)中，使用智能手机自带的摄像头采集桥梁拉索振动视频，将智能手机架设在三角架支撑操作台上进行桥梁拉索振动视频采集，三角架支撑操作台包括：三个支撑脚、与所述三个支撑脚连接的升降杆、与所述升降杆连接的轴承、与所述轴承连接的台面以及固定所述轴承的固定旋钮。

台面与轴承连接，台面可以沿高度方向旋转，从而使得放置在台面上的智能手机可以实现不同的俯仰视角。

所述升降杆上设有升降手柄，用于控制升降杆的高度。

所述台面上设有手机固定架，用于固定手机。

步骤2)中，对桥梁拉索振动视频进行数字化处理，包括：

将桥梁拉索振动视频进行取样和量化处理，使连续的数据数字化，得到数字图像；

对数字图像进行图像滤波和去噪、灰度变换、图像锐化，改善图像质量；

对数字图像进行分解，然后从分解后的若干个子区域中提取桥梁拉索作为被测对象。