[发明专利]一种桥梁挠度的测量方法及系统

权利要求书

1.一种桥梁挠度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：先通过固定在桥梁挠度监测点上的光学测量装置每个隔3-5s抓取一张远处的包含与光学测量装置保持垂直关系的监测目标的背景图片，通过图像处理算法来得到远处建筑的位移数据，此位移数据即桥梁挠度的测量数据。

2.根据权利要求1所述的桥梁挠度的测量方法，其特征在于，所述图像处理算法包括以下步骤：a、先对抓取的远处背景图片中截取像素区域为41*41至61*61，且包含监测目标的图片；；b、对形成的前后两张图片进行匹配运算，找到相关系数最大值的坐标；c、对图片进行灰度进行插值运算得到包含亚像素位移值；d、通过对两张图片坐标值相减得到像素坐标变化值；e、单位像素的位移值乘以像素坐标变化值即得到相应垂直位移的测量值；f、在测量垂直位移中剔除俯仰变化带来的位移后得到的位移即为桥梁挠度测量值。

3.根据权利要求2所述的桥梁挠度的测量方法，其特征在于，所述匹配运算根据下列（1）式进行计算：

（1）

式中 f(x_i,y_i)为测试目标运动前的数字图像的灰度分布，g(x_i,y_i)为目标运动后的数字图像中选择的观测区域的灰度分布，观测区域在X及Y方向包含的像素分别为m及n个。

4.根据权利要求2所述的桥梁挠度的测量方法，其特征在于，所述对图片进行灰度进行插值运算是根据公式（2）、（3）、（4）、（5）得到公式（6）和（7），u₀ 与v₀为包含亚像素的位移像素值；

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）。

5.根据权利要求2所述的桥梁挠度的测量方法，其特征在于，所述剔除俯仰变化是在远处背景图片中寻找两个建筑测量点，建立一个由两个方程组成的方程组，每个方程代表每个测量点的位移由挠度位移和俯仰位移两个参数组成，通过解方程组可以得到挠度的具体值，方程组可以表示如下，由方程（8）和方程（9）组成，在方程组中S_位移1为建筑1的位移值，S_位移2为建筑2的位移值，k₁为建筑1的系数，k₂为建筑2的系数，位移值S_位移1、S_位移2、系数k₁、k₂为已知数,S_挠度和S_俯仰是未知数，因此可以通过解方程组来得到挠度S_挠度，即桥梁挠度的测量值；

。

6.根据权利要求1所述的桥梁挠度的测量方法，其特征在于，所述桥梁挠度监测点为桥梁跨中处。

7.一种实现权利要求1所述的桥梁挠度的测量方法的系统，其特征在于，包括固定在桥梁挠度监测点上的光学测量装置、设置在云端且内置桥梁挠度测量软件的服务器、通信模块及电源，所述光学测量装置分别与通信模块、电源电连接；所述通信模块一端与电源电连接，通信模块另一端通过无线与内置桥梁挠度测量软件的服务器连接。

8.根据权利要求7所述的桥梁挠度的测量系统，其特征在于，所述光学测量装置为摄像头。