[发明专利]一种非接触式道路材料弯拉性能测试方法

权利要求书

1.一种道路材料弯拉性能测试方法，包括如下步骤：

1)在成型的待测梁试件的侧面上选取一条固定直线段作为测量线段，所述测量线段上设5个以上点作为测量点，使用视频采集设备监测该测量线段；

2)对梁试件施加荷载，并通过视频采集设备拍摄测量线段的变化；

3)通过图像识别测量系统接收视频采集设备采集的测量线段的变化图，并在图像识别测量系统上计算施加荷载过程中测量线段的长度，根据施加荷载后测量线段相对于施加荷载前测量线段长度的变化，计算材料弯拉性能；

所述步骤3)中，在图像识别测量系统上计算施加荷载过程中测量线段的长度时，通过施加荷载前后测量线段上对应的测量点进行曲线积分计算；

在图像变化过程中跟踪选定的测量点的方法为亚像素级别定位，所述亚像素级别定位的方法包括如下步骤：

(1)在变形之前的图像上选取以待测点为中心的N*N矩形区域作为子区，记录其灰度信息，其中a为子区边长，记录子区的灰度矩阵f(x_i，y_i)，以及位置测量点P1(x1,y1)；

(2)在变形之后的图像上原位置周围的区域，以N*N为区域逐个计算相关系数，以寻找与原灰度信息相似度最高的子区域，具体方法如下：

在子区初始位置P1(x1,y1)周围合适大小作为搜索区域，以搜索区域内每一个点P(x’,y’)为中心的N*N范围可以得到相应子区的灰度矩阵g(x’_i，y’_i)，利用式1-1求g(x’_i，y’_i)与初始灰度矩阵f(x_i，y_i)的相关系数C_x’,y’；比较求出搜索范围内所有点对应的相关系数，找到最大值Cmax＝Ci’,j’，其对应的中心点位置坐标(i’,j’)作为这帧图像上待测量点具有整像素精度的新位置(x2,y2)；

式中：

A为子区面积

f(x_i，y_i)为变形前图片P1区域测量点为中心的N*N的正方形区域的灰度矩阵；

g(x’_i，y’_i)为变形后图片每一个点P(x’,y’)为中心的N*N范围可以得到相应子区的灰度矩阵；

(3)确定步骤(2)所得的相似度最高的子区域中心所对应的像素点，再计算该像素点周围各像素点作为中心的N*N区域范围的相关系数，得到相关系数矩阵，利用二次曲面拟合法计算其亚像素精度的位置，具体方法如下：

由第二步得到的相关系数最大值Ci’,j’所对应的点(i’,j’)，再以(i’,j’)点周围的各点作为中心点，再通过式1-1计算各点对应的N*N区域范围内的灰度矩阵g(x’_i，y’_i)与初始灰度矩阵f(x_i，y_i)的相关系数，将各点对应的相关系数输入数学计算软件，通过拟合形成二次曲面，获得一个上凸的二次曲面，并求得该曲面最高点对应的位置，作为这帧图像上待测量点具有亚像素精度的新位置(x3,y3)。

2.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述视频采集设备的拍摄速度≥60帧/秒，分辨率≥200万像素。

3.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述视频采集设备相对于测量线段的拍摄距离为0.3-1m。

4.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述步骤1)中，待测梁试件的材质为弹性材料或粘弹性材料。

5.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述步骤1)中，待测梁试件为长≤100cm，宽和高均≤50cm的长方体，待测梁试件水平放置，测量线段为水平线段。

6.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述步骤2)中，对梁试件施加荷载的位置位于梁试件的上表面。

7.如权利要求1所述的一种道路材料弯拉性能测试方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述图像识别测量系统的位移识别精度≤0.01mm，挠度识别精度≤0.01mm。