[发明专利]一种基于图像处理的桥梁挠度检测方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的桥梁挠度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将装有摄像头和靶平面的长方体盒子安装在桥梁上，其中靶平面位于摄像头的前方，将红色半导体激光器安装在非桥上的固定点，使得激光器光线与靶平面垂直，并且使目标光点初始位置处于靶平面中央，使用全站仪对靶平面和半导体激光器进行远距离校准，保证激光光线垂直入射至靶平面；之后用摄像头采集靶平面上的图像；

步骤2、将采集到的彩色图像转换成灰度图像之后进行中值滤波和阈值分割，得到目标光点；

步骤3、以靶平面左下角为原点，向上为x轴正方向，向右为y轴正方向，将只含有目标光点的图像通过加权灰度质心法，求出该目标光点所在光屏坐标系内的圆心坐标；

步骤4、标定初始位置的坐标，当桥梁挠度发生变化时，目标光点位置随之变化，记录变化后的光点位置；之后求出光点位移量；

步骤5、将光点位移量转化为实际位移量。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的桥梁挠度检测方法，其特征在于，步骤1中所述长方体盒子的靶平面是半透光屏，其余五面不透光。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的桥梁挠度检测方法，其特征在于，步骤2中所述中值滤波公式为：

g(x,y)＝Med{f(x-k,y-l),k,l∈W}

其中f(x,y)，g(x,y)分别是原目标点和处理后的点，W是二维模板，为十字形、圆形或圆环；

阈值分割具体为将该图像中的每一个像素值与阈值进行比较，小于阈值的点像素被置0，大于或等于阈值的像素点值保持不变，其中阈值通过最大类间方差法确定，具体为：

假设一幅图像I(x,y)，区分目标区域和背景区域的阈值设为T，定义ω₀为背景区域内像素个数占总图像像素个数比例，μ₀为背景区域像素的平均灰度值，ω₁为目标区域内像素个数占总图像像素个数比例，μ₁为目标区域像素的平均灰度值，μ为图像I(x,y)所有像素的平均灰度值，g为方差g＝ω₀ω₁(μ₀-μ₁)²；g最大时对应的灰度值为阈值T。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的桥梁挠度检测方法，其特征在于，步骤3中加权灰度质心法所用公式为：

其中I(x,y)为原图像的灰度值，(x,y)为目标光点区域内有效点位置坐标，(x₀,y₀)为中心坐标，T为阈值。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理的桥梁挠度检测方法，其特征在于，步骤5中将光点位移量转化为实际位移量所用公式为：

s＝βd

其中s是实际位移量，β是单个像素边长实际长度，d是光点位移量。