[发明专利]基于图像检测的桥面荷载估算方法

说明书

本发明提供的一种基于图像检测的桥面荷载估算方法，包括以下步骤：S1.在桥梁跨中沿桥梁的纵向设置一排检测标记点和两排辅助标记点，其中，相邻两排标记点平行且相邻两排标记点之间等距，且检测标记点位于两排辅助标记点之间；S2.在垂直于桥面的方向上设置采集标记点位置变化的相机；S3.由相机采集检测标记点和辅助标记点在桥面荷载下的位置变化图像；S4.基于位置变化图像确定检测标记点处的跨中挠度；S5.基于跨中挠度计算桥面荷载，基于图像对桥梁的跨中挠度进行准确的检测，能够消除桥梁在荷载状态中相机自身随桥梁振动的影响，能够确保较量荷载估算的准确性，而且在检测过程中无需布置其他传感器，简化检测系统的结构，降低使用成本。

技术领域

本发明涉及一种桥梁荷载检测方法，尤其涉及一种基于图像检测的桥面荷载估算方法。

背景技术

桥梁荷载检测严重关系到桥梁的健康状态，用于对桥梁的运维检修提供数据支撑；现有技术中，对于桥梁的荷载检测一般基于传感器，即在桥梁布置传感器，侦测桥梁在荷载条件下的形变状态中最为重要的参数，即跨中挠度，然后基于跨中挠度对荷载进行估算，这种方式需要布置大量的传感器，其使用成本高，并且在检测过程中由于传感器的布置导致数据连续性差，造成最终检测结果准确性低。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于图像检测的桥面荷载估算方法，基于图像对桥梁的跨中挠度进行准确的检测，能够消除桥梁在荷载状态中相机自身随桥梁振动的影响，能够确保较量荷载估算的准确性，而且在检测过程中无需布置其他传感器，简化检测系统的结构，降低使用成本。

本发明提供的一种基于图像检测的桥面荷载估算方法，包括以下步骤：

S1.在桥梁跨中沿桥梁的纵向设置一排检测标记点和两排辅助标记点，其中，相邻两排标记点平行且相邻两排标记点之间等距，且检测标记点位于两排辅助标记点之间；

S2.在垂直于桥面的方向上设置采集标记点位置变化的相机；

S3.由相机采集检测标记点和辅助标记点在桥面荷载下的位置变化图像；

S4.基于位置变化图像确定检测标记点处的跨中挠度；

S5.基于跨中挠度计算桥面荷载。

进一步，步骤S4中，根据如下方法确定跨中挠度ω：

S41.通过相机采集标记点处两次采集桥梁图像信息，构建坐标系，以桥梁长度方向为X轴，桥梁的宽度方向为Y轴，垂直于桥面方向为Z轴，记录相机在Z轴上点H的坐标，并采集相机安装时的初始倾角θ，并确定初始倾角θ下相机拍摄方向延伸到X轴上的交点D；

S42.确定点H到点D的直线，确定第一排辅助标记点所在直线与X轴的交点A，过点A作点H到点D的直线垂线并记录垂足点E，在两次拍照所采集的图像中分别计算点A到E的距离l_ac和l'_ac；

S43.确定检测标记点所在直线与X轴的交点B，并相机未发生偏转且桥面施加载荷后交点B在图像中的位置变为B”，确定点H与点B”的确定直线的方程：

或者：

S44.当相机发生俯仰偏转且桥面被施加载荷时交点B在图像中的位置变为B'，并确定点H与点B'所在直线的方程：

其中，Δθ为直线HB”与X轴之间的夹角和直线HB'与X轴之间的夹角的差值；当Δθ0时，直线HB'的直线方程为(1)式，当Δθ0时，HB'的直线方程为(2)式；

S45.构建跨中挠度模型ω：