[发明专利]基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析系统及方法，本发明方法利用采集车车身较大的自重对桥面施加载荷，使任意时刻两套数字图像采集设备所对应的车前或车后处、以及车身中部处于不同的载荷状态，进而处于不同的变形状态；通过两套数字图像采集设备分别对桥梁路面采集图像并保存，以桥梁路面的自然纹理作为路面变形信息的载体，结合高精度数字图像相关技术，对路面同一位置处于不同载荷及变形状态下的图像进行运算，利用裂纹产生和扩展处会在载荷发生变化的情况下位移变化不连续、局部应变急剧增大的规律，获得桥梁路面的变形和裂缝信息，为桥梁的健康监测、寿命预测以及桥梁的维修养护提供直观的数据参考。

技术领域

本发明涉及路面检测技术领域，特别是一种基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析系统及方法。

背景技术

随着我国公路交通基础设施不断完善，公路路面尤其是桥梁路面状况检测、养护和管理已成为我国公路建设领域的重要任务。路面应变和裂缝是桥面病害的早期特征，直接影响着桥梁寿命和通行安全，具有重大的现实意义。传统的应变测量等技术不能提供全场的变形数据，现有的非接触路面损伤检测技术注重检测速度、检测范围，却集中在单幅路面图像的处理技术，如采用形态学处理、结构光投影、小波分析等方法，对路面损伤进行识别和预测。然而基于单相机、单幅图像的损伤检测技术只能分析单一载荷状态下的路面图像，无法对不同载荷状态下的路面信息进行比较分析，难以发挥数字图像相关技术变形测量精度高的优势，且其信息来源单一且极易受到路面自身纹理的干扰，使得识别难度很大，识别精度难以满足要求。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析系统及方法，使用该检测方法检测桥面时，可以获取不同载荷状态下桥面的数字图像，并进行数字图像相关运算，以得到桥面的应变场和裂纹位置。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析系统，包括有一定自重的采集车、位于车前或车后且与车身有一定距离的第一套数字图像采集设备、位于车身中部的第二套数字图像采集设备、以及数据处理装置；其中，

两套数字图像采集设备，用来采集桥梁路面的数字图像；

采集车用来承载两套数字图像采集设备，在桥梁路面上一边行驶一边进行图像采集；

数据处理装置，用来对采集到的桥面图像进行运算，得到桥梁路面图像的位移场、应变场和裂纹信息。

进一步优选，所述数据处理装置包括预处理模块和相关运算模块，所述预处理模块用来对所采集到的两组处于不同载荷状态下桥面图像中的同一路段图像进行一一对应；所述相关运算模块用来将一一对应的图像进行相关运算，得到位移场、应变场和裂纹信息。

进一步优选，两套数字图像采集设备具有相同的规格，相同的照明设备，相同的分辨率，且观测方向相同。

所述数字图像采集设备为单相机、多相机、或相机阵列。

一种基于数字图像的桥梁路面应变及裂纹检测分析方法，包括如下步骤：

(1)将两套规格相同的数字图像采集设备安装于有一定自重的采集车上，第一套安装在车前或车后且与车身有一定距离，第二套安装于车身中部；

(2)将采集车以速度v匀速行驶通过待测桥面，两套数字图像采集设备以频率f连续采集桥面的数字图像，数字图像采集设备的视场大小为h；满足公式2fh>3v以使采集到的数字图像能够完整覆盖待测桥面。

(3)两套数字图像采集设备采集到两组处于不同载荷状态下桥面的数字图像后，将两组数字图像中，对桥面同一路段采集的图像进行一一对应；