[发明专利]一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法

权利要求书

1.一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

步骤1.采用高清影像采集系统，对桥梁侧面、梁底、桥面进行拍摄，以采集桥梁各部分的影像图和记录采集影像时的位置信息；

步骤2.将所述桥梁各部分的影像图、位置信息数据导入图像处理软件，制作桥梁各部分的拼接影像图；

步骤3.将制作好的拼接影像图导入到桥梁病害智能识别系统，通过自动读取所述拼接影像图的每条裂缝长度、宽度所占的像素数，得出桥梁病害在桥梁三维模型的对应位置及桥梁病害的类别、长度和宽度，并推算出裂缝的长度和宽度，当裂缝长度、宽度超过阈值时判断为病害图像；具体包括以下步骤：

3.1)桥梁病害类别的识别：收集历史桥梁病害图像，将对包含有桥梁病害的拼接影像图的部位进行人工标注分类形成的裂缝标识库发送至智能检测软件，智能检测软件采用卷积神经网络算法进行训练、学习检测桥梁病害的区域和类别；

3.2)桥梁病害的测量：当识别桥梁病害图像后，通过识别所述拼接影像图得出病害的尺寸，公式如下：Resolution＝Dm/Dp，其中，Dp为拼接影像图上目标尺寸，Dm为目标实际尺寸，Resolution为拼接影像图的分辨率，桥梁病害实际长度Lm＝Lp*Resolution，Lp为桥梁病害在拼接影像图上的长度；

3.3)病害定位，包括如下步骤：

3.3.1)基于CAD数据对桥梁三维模型按构件分块建模，并通过建筑信息模型技术和地理信息系统技术计算出桥梁构件的坐标，将每座桥梁按照各自的构件拆分成三维模型并将拆分后的构件进行编号；

3.3.2)通过全球定位系统对影像数据进行定位，获取影像数据的位置数据，计算出坐标，所述影像数据的坐标通过与已知坐标的桥梁构件的三维模型进行匹配存储，使影像数据与桥梁构件建立空间对应关系，利用数字水印技术使影像数据在存储时显示存储时间；

3.3.3)根据桥梁病害在影像数据的位置以及影像数据与桥梁构件的三维模型的相对位置，将桥梁病害标注在桥梁的三维模型上并以桥梁构件为单位对每个桥梁病害进行编码，在影像数据上对桥梁病害注明坐标，并对桥梁病害的几何尺寸进行标注；

步骤4.建立桥梁病害三维空间档案系统，在桥梁病害信息与桥梁三维模型空间进行自动匹配后，将匹配桥梁病害信息的桥梁三维模型数据存入数据库中，以便调用、查看。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，

A.在3.2)中的拼接影像图上目标尺寸Dp的长度采用平面曲线的弧长S计算算法，公式如下：

定义直角坐标，设函数f(x)在区间[a,b]上具有一阶连续的导数，曲线y＝f(x)的长度S即为裂缝长度；

取x为积分变量，则x∈[a,b],在[a,b]上任取一小区间[x,x+dx]，那么这一小区间所对应的曲线弧段的长度Δs可以用它的弧微分ds来近似；

于是，弧长元素为

弧长即裂缝长度为

B.在3.2)中的拼接影像图上目标尺寸Dp的宽度W计算公式如下：

W＝μ*N，其中，W为裂缝宽度，μ为高清影像采集系统的像元大小，N为裂缝占用像元数量。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，所述高清影像采集系统由无人机或车载系统或在桥检车工作平台任一或多个组合构成。

4.根据权利要求3所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，所述高清影像采集系统采用无人机对桥梁侧面、梁底、桥面进行图像采集。

5.根据权利要求4所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，所述无人机在装载高清影像采集系统进行拍摄前，根据测试的桥梁结构数据对无人机的飞行线路进行设计，以确保无人机的拍摄高度和移动速度保持不变。

6.根据权利要求5所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，在桥梁两侧空地上架设GPS基站，将GPS卫星信号传导至桥底，提高无人机飞行信号稳定性。

7.根据权利要求1所述的一种基于空间位置的桥梁病害高精度智能检测方法，其特征在于，所述桥梁病害三维空间档案系统包括桥梁三维模型构件的编号、桥梁病害的图片、位置、范围、发展趋势、结论及建议。