[发明专利]实时检测桥梁三维位移的监测方法

说明书

本发明公开了实时检测桥梁三维位移的监测方法，依次进行以下步骤：利用激光测距设备测量基准点到监测点之间的一维距离；利用摄像机对靶标进行图像采集并测量二维位移变化量；激光测距设备及摄像机采集到的数据通过网络交换机传输给现场采集站进行数据处理；采集站处理得到的三维位移值并通过无线网络远程传输到服务器端。本发明解决了现有技术存在的还没有成功的实时检测桥梁三维位移的问题，提供实时检测桥梁三维位移的监测方法，其应用时可以实时对桥梁的三维位移进行监测，可以对桥梁结构的三维位移进行远程实时、全面监测，依靠现代网络通信技术，可以组建大型监控网。

技术领域

本发明涉及桥梁检测，具体涉及实时检测桥梁三维位移的监测方法。

背景技术

桥梁结构位移是桥梁运营状态的重要度量参数，主要的结构位移监测参量包含桥面纵横向位移、伸缩缝位移、桥塔偏移、支座位移、锚碇位移等。

随着数字图像获取技术、数字图像处理技术、模式识别技术的迅速进步，视频器材价格的不断下降，计算机运算能力的不断提升，智能识别与视觉重现能力的增强，一些研究人员已开始想到应用视频采集技术来实现桥梁健康监测问题。虽然视频采集技术只能对桥梁结构的表面进行监测，但其却有其它监测技术难以比拟的优点：成本低，容易进行全面监测、长期监测，重用性高，直观显示，无损测量等。现在视频采集与模式识别技术已在违规车辆监控、高速公路路面健康监测、银行防盗防窃、犯罪追逃等领域中得到广泛应用。光电式位移测量方法现主要包含两种：激光投射式及光电靶标式。激光投射式基本原理：由测点上激光发射器发出激光，激光在基准点幕布上投射形成光斑，光斑位置的变化即反映测点位移变化。它的优点是测量直接(光斑位移变化即为测点位移变化)，测量精度高，设备造价低廉，缺点也比较明显，对激光器支座稳定性要求高，如发生变形、松动对测量会造成较大影响，一般适用于位移均匀变化且较小的被测结构体。光电靶标式基本原理为监测点在图像中的位移变化即可换算为监测点位移变化，其测量范围较广、可做到自标定，但是对于摄像机，镜头的要求较高，造价较激光式高。这两种方式在实际项目的运用也比较多。

以上两种测量方法只能测量二维位移，对于距离的测量也无法测量，现在光电式测量三维位移的主要方式是双目测距，双目测距主要是通过两个相隔一定距离的相机来实现对测点成像，测点在左右两幅视图上成像的横向坐标直接存在的差异(视差)与测点到成像平面的距离Z存在着反比例的关系：Z＝fT/d，通过几何关系可换算出测点的三维位置。但是双目测距对于世界坐标转化、标定以及两摄像机的位置要求较高，适用于位移变化较小，距离较短的测量，现在还没有较成功的案例运用于实际桥梁三维位移测量项目中。

发明内容

本发明解决了现有技术存在的还没有成功的实时检测桥梁三维位移的问题，提供实时检测桥梁三维位移的监测方法，其应用时可以实时对桥梁的三维位移进行监测，可以对桥梁结构的三维位移进行远程实时、全面监测，依靠现代网络通信技术，可以组建大型监控网。

本发明通过下述技术方案实现：

实时检测桥梁三维位移的监测方法，依次进行以下步骤：

A：利用激光测距设备可测量基准点到监测点之间的一维距离；

B：利用摄像机对靶标进行图像采集；

C：当被测结构发生三维位移变化时，采集的图像上形成光斑也会位移变化，激光测距仪采集到的距离信号也会发生变化；

D：基于靶标光斑变化前后的两幅图像，通过图像处理算法，找出两次光斑的中心位置；

E：通过计算两次中心位置的位移变化量，算出被测结构的二维位移变化量；

F：激光测距设备及摄像机采集到的数据通过网络交换机传输给现场采集站进行数据处理；

G：采集站处理得到的三维位移值并通过无线网络远程传输到服务器端。