[发明专利]基于数字图像处理技术的桥梁挠度检测系统和检测方法

说明书

本发明提供基于数字图像处理技术的桥梁挠度检测系统和检测方法，其用于对桥梁的挠度进行非接触式测量。所述的挠度检测系统包括：合作靶标、滤光片、光学镜头、摄像机、环境扰动监测装置、图像处理系统、显示及操控装置。本发明的挠度检测系统采用合作靶标固定在桥梁需要测试挠度的位置；通过光学镜头和摄像机捕获合作靶标上高亮LED的图像；利用图像处理系统对靶标的图像进行处理；并结合环境扰动监测装置提供的信息对桥梁的挠度进行计算；利用显示及操控装置指导测量操作并显示挠度数据。本发明的桥梁挠度检测系统采用的数字图像处理技术，具有非接触式测量、操作简单、场地适应范围广、测量精度高、抗环境干扰能力强、多点同时测量等特点。

技术领域

本发明涉及桥梁挠度检测领域，具体而言，本发明涉及利用数字图像处理技术的非接触式桥梁挠度检测系统。

背景技术

挠度作为桥梁安全状况的一项重要指标，在桥梁的建设、验收及使用阶段都需要进行精准的测量。随着测量技术的不断进步，各种不同的方法已经应用到桥梁挠度测试技术中，目前已经应用到实际应用中的测量方法有百分表法、水准仪法、连通管法、倾角仪法、激光图像法、GPS法等。以上测量方法可以归结为两种：一种为接触式挠度测量法，另一种为非接触式测量方法。其中的百分表法、水准仪法、连通管法属于接触式测量方法，倾角仪法、激光图像法、GPS法属于非接触测量方法。接触法测量应用较早，但操作复杂、场地受限，目前应用的非接触测量法如GPS法存在成本高，信号不够稳定等问题。

随着视觉成像技术的快速发展，近几年数字图像处理技术在桥梁挠度测中得到广泛的应用，光学非接触式的挠度测量在实际中有了大量的应用，很多研究利用图像技术对桥梁的动态特性、结构位移进行了大量的研究，并研究了消除摄像机振动对测量误差影响的方法。

目前多数研究是基于计算机平台开发，在测量现场应用中受到操作方式及供电条件等限制，无论是台式计算机还是笔记本都给操作带来诸多不便，目前很少有基于光电成像技术的专业仪器用于桥梁挠度测量，大多数研究仅限于理论及功能性测试阶段。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述缺点，本发明提出了一种可以同时对5个测试点进行挠度测量的便携式系统，其测量精度高，操作简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于数字图像处理技术的桥梁挠度检测系统，包括：合作靶标、滤光片、工业摄像机、环境扰动监测装置、图像处理系统；所述工业摄像机的镜头前依次设有光学镜头和滤光片，摄像机、环境扰动监测装置均与图像处理系统连接。

所述合作靶标，用于固定在桥梁需要测量挠度点并以设定的光谱发射可见光；

所述摄像机用于通过光学镜头捕获合作靶标中LED的图像，并将图像实时以电信号的形式传输至图像处理系统；

所述图像处理系统用于接收从摄像机传送的图像信息及环境扰动监测装置发送的环境扰动参数，对图像信息进行处理，利用处理结果得到桥梁的实时挠度值，实现非接触式挠度测量。

所述合作靶标设有两个LED，LED的发光频率与滤光片的通过频率相同。

所述两个LED的中心连线与大地水平线垂直。

还包括显示及操控装置，用于实现人机交互，通过触摸屏及按键对靶标值进行设定、锁定靶标，通过显示屏显示实时挠度数据信息。

对桥梁的挠度进行非接触式测量，包括以下步骤：

摄像机通过光学镜头捕获合作靶标中LED的图像，并将图像实时以电信号的形式传输至图像处理系统；

环境扰动监测装置测量摄像机所处环境扰动的幅值，并将测量的扰动幅值发送到图像处理系统；