[发明专利]基于视觉图像局部二值化处理的结构振动测量方法及系统

说明书

一种基于视觉图像局部二值化处理的结构振动测量方法，包括：基于被测结构的振动视频逐帧利用图像局部二值化处理方法得到结构振动的时域信息；基于所述时域信息通过傅里叶变换得到被测结构振动的频率；计算在所述被测结构振动方向上同平面的实物的尺寸和所述实物在视频中的尺寸的比值；基于所述时域信息与所述尺寸比值计算结构振动的幅值。能准确提取结构振动的幅值，在频率计算方面，避免了利用振动平均周期求平均频率造成的频率成分丢失的现象，能更准确识别振动频率。

技术领域

本发明涉及架空输电线路中金具或大尺寸结构的振动测量领域，具体涉及基于视觉图像局部二值化处理的结构振动测量方法及系统。

背景技术

近年随着电压等级的升高，其金具结构也在变大，表现出来的动力学问题也日渐突出，如屏蔽环颤振和绝缘子串的振动等，给输电线路安全稳定运行带来巨大隐患。目前对现场故障对象的测量多数为接触式测量，接触式测量需要运维管理部门配合停电或需要工人带电作业将传感器安装在测量位置，同时接触式传感器的安装也会给被测对象增加额外的重量，对线路的运行和测量的准确性有一定程度的影响。

视频监控是一种重要的非接触式测量手段，目前将视频监控图像应用到结构的振动测量中的方法一般只关注振动频率和振型的提取，并且计算量大、计算速度慢。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种基于视觉图像局部二值化处理的结构振动测量方法，包括：

基于被测结构的振动视频逐帧利用图像局部二值化处理方法得到结构振动的时域信息；

基于所述时域信息通过傅里叶变换得到被测结构振动的频率；

计算在所述被测结构振动方向上同平面的实物的尺寸和所述实物在视频中的尺寸的比值；

基于所述时域信息与所述尺寸比值计算结构振动的幅值。

优选的，所述基于所述时域信息通过傅里叶变换得到被测结构振动的频率包括：

对所述时域信息进行去直流分量处理得到视频图像中结构真实的振动数据；

基于所述真实的振动数据做傅里叶变换计算结构振动频率。

优选的，所述对所述时域信息进行去直流分量处理得到结构真实的振动数据包括：

基于所述时间序列计算时间序列中所有像素的平均值；

基于所述平均值计算视频图像中结构真实的振动数据。

优选的，所述与所述被测结构在同一振动方向上的实物的尺寸和所述实物在视频中的尺寸计算尺寸比值包括：

计算所述实物在图像上的投影所占的像素个数确定实物在视频中的尺寸；

计算所述实物的尺寸与所述实物在视频中的尺寸比值。

优选的，所述基于所述时域信息与所述尺寸比值计算结构振动的幅值包括：

基于所述时域信息得到结构在图像上的振动幅值；

基于所述图像上的振动幅值和所述尺寸比值通过结构边缘振动振幅计算式计算结构边缘振动的幅值。

优选的，所述结构边缘振动振幅计算式如下式所示：

其中：为结构的振动的振幅；n_BC：为实物尺寸；为振动位移在图像上的投影所占的像素个数；n_DE：为实物在图像上的投影所占的像素个数。

优选的，所述基于被测结构的振动视频逐帧利用图像局部二值化处理方法得到结构振动的时域信息，包括：

将所述振动视频逐帧转换为灰度图；