[发明专利]依赖桥梁塔柱的桥面交通流全视场感知系统及方法

说明书

本发明涉及一种依赖桥梁塔柱的桥面交通流全视场感知系统，包括视觉信息获取组件和视觉信息处理组件；视觉信息获取组件包括相互电连接的视觉成像阵列和同步采集器，视觉成像阵列设于桥体的塔柱和/或两个塔柱之间的连接构件上，以此构成桥体两端的视觉场；视觉信息处理组件包括相互连接的数据传输模块和数据处理模块；数据处理模块获得桥体的桥面的动态全景图像，获得所述桥体的动态桥面交通流特征。与现有技术相比，本发明通过视觉信息获取组件和视觉信息处理组件的耦合实现缆索承重桥梁桥面交通流全视场感知，为缆索承重桥梁桥面全桥面交通流监测提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及桥梁监控领域，尤其是涉及一种依赖桥梁塔柱的桥面交通流全视场感知系统及方法。

背景技术

缆索承重桥梁是通过索体结构，支承桥梁的主梁，实现大跨径的桥梁结构体系，主要包括斜拉桥、悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥梁。斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。斜拉-悬索协作体系桥由斜拉桥和悬索桥结合衍生而成，它吸收了两者的优点，具有大的跨越能力。

桥面交通流信息获取以及交通流特征对于交通规划、交通管理、桥梁管理养护等至关重要，对于斜拉桥而言，由于一般跨径较大，传统的交通监控视野小、高度低，不仅难以满足全桥面的监控覆盖，而且视野内的大型车辆对小型车辆存在遮挡，影响交通流观测和识别。对于悬索桥而言，通常跨径数百米至千米以上，因此特大视域下的全桥交通流感知获取非常困难，通过传统交通监控的方式其视野小、高度低、缺少处理能力，一方面无法满足全桥面的监控覆盖。

因此如何实现缆索承重桥梁桥面交通流全视场监测是目前本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种依赖桥梁塔柱的桥面交通流全视场感知系统及方法，其中通过将视觉成像阵列设于桥体的塔柱和/或两个塔柱之间的连接构件上，以此构成桥体两端的视觉场，通过视觉信息获取组件和视觉信息处理组件的耦合实现缆索承重桥梁桥面交通流全视场感知。

本技术方案在构思时还考虑了以下因素：高度低的监控摄像将存在大型车对小型车的遮挡问题，从源头上阻碍了交通流特征提取精度，此外，监控摄像仅进行视频数据传输，未配置高性能数据处理模块，不能对车流进行实时的分析和结构化特征提取。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的是保护一种依赖桥梁塔柱的桥面交通流全视场感知系统，包括视觉信息获取组件和视觉信息处理组件；

所述视觉信息获取组件包括相互电连接的视觉成像阵列和同步采集器，所述视觉成像阵列设于桥体的塔柱和/或两个塔柱之间的连接构件上，以此构成桥体两端的视觉场；

在垂向高度上，所述视觉成像阵列与桥面之间的高度差大于7m；

所述视觉信息处理组件包括相互连接的数据传输模块和数据处理模块；

所述数据传输模块与视觉成像阵列无线或有线通信连接，以此按照对应的帧率，通过单帧截取的方式从视觉成像阵列生成的视频流中获取图像并传输至所述数据处理模块，通过所述数据处理模块获得桥体的桥面的动态全景图像，并进一步获得所述桥体的动态桥面交通流特征。

进一步地，所述视觉成像阵列由多个成像单元构成，每个所述成像单元均与所述同步采集器电连接，以此各个实现每帧视频图像信息的时间同步。