[发明专利]一种基于监控视频的桥梁结构模态分析方法

权利要求书

1.一种基于监控视频的桥梁结构模态分析方法，包含如下步骤：

A.安装摄像机，标定监测点、参照点；

A1.在待测桥梁上，安装若干摄像机，并保证所述摄像机在相邻摄像机监控区域内；

A2.考察待测桥梁，综合考虑路面、栏杆、所述摄像机的位置和监控区域，根据需要选择所述监测点和所述参照点，选点时保证所有所述监测点和所述参照点和所述摄像机之间没有任何障碍物遮挡，并选取至少四个参照点；

A3.对所述监测点和所述参照点进行标记，标记后所述监测点和所述参照点应与周围背景存在较大差别，使其易于计算机识别；

A4.在桥梁路面上设立坐标系，测量所述参照点的空间坐标；

B.计算所述监测点初始位置；

B1.利用所述摄像机采集该桥梁表面图像，获取第一帧图像；

B2.经过B1步骤得到了所述监测点在监测图像上的位置，但是由于所述摄像机获取的图像存在畸变，无法直接获取图像和实际的比例关系；根据事先确定的所述参照点实际坐标和它们在监测图上的图像上的位置，计算桥梁结构上的所述监测点空间坐标和图像上的位置的转化关系；

B3.由B2所述的转化关系和所述监测点在图像上的位置计算所有监测点的起始坐标；

C.所述监测点位移监测；

C1.在第一帧图像内选择所述监测点作为追踪模板，预估每个所述监测点在监测期间可能产生的位移量，给每个所述监测点设定可能的位移区域；

C2.在动态位移监测过程中，所述监测点的位置会发生变化，通过持续监测得到各个所述监测点在对应时间的监控图像上的位置；

C3.从安装在桥台上，假定不发生位移的所述摄像机开始，根据B2所述的转化关系,依次计算其监测范围内所述摄像机相对于前一个摄像机的位移，再递推计算出所有所述摄像机本身的位移；

C4.计算每一帧图像上每一个所述监测点的在实际空间上的空间坐标，加上所述摄像机本身的位移，作为所述监测点的空间坐标，与所述起始坐标对比，得到各个时刻所述监测点的位移；

D.结构模态分析；

D1.根据C4各点位的位移时间关系，建立全桥振动模型；

D2.截取最近一分钟内的振动数据，使用傅里叶变换、小波变换的时频分析方法获取模态频率和模态振型；

D3.储存D2所述的模态频率和模态振型数据及对应时间，作为桥梁结构长期模态监测的频率和振型数据。