[发明专利]一种长距离全天候结构振动监测系统

权利要求书

1.一种长距离全天候结构振动监测系统，包括被测结构(6)、视频采集模块(8)和视频处理模块(9)，所述视频采集模块(8)连接视频处理模块(9)，其特征在于：所述被测结构(6)上安装有位移监测标志物；所述视频采集模块(8)接收位移监测标志物的振动视频，所述视频采集模块(8)将接收到的振动视频发送至视频处理模块(9)处理，所述视频采集模块(8)包括网络摄像机(1)和网络摄像头，所述视频处理模块(9)处理后的信息发送至输出模块。

2.如权利要求1所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述网络摄像机(1)连接第一太阳能自供电构件(5)。

3.如权利要求2所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述位移监测标志物为人工光源(2)，所述人工光源(2)连接第二太阳能自供电构件(7)。

4.如权利要求3所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述输出模块为实时预警模块(10)和结构健康监测数据库(11)。

5.如权利要求4所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述人工光源(2)为LED红外光源。

6.如权利要求5所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述视频处理模块(9)主要包括图像预处理单元、视觉振动测量单元、实时绘图单元；所述视频处理模块(9)接收到视频采集模块(8)无线传输的图像信息后，首先将图像信息通过图像预处理单元进行图像预处理，经过图像预处理的图像信息再通过视觉振动测量单元进行视觉振动测量得到相应的坐标位移差，再经过实时绘图单元进行可视化实时位移显示；

①图像预处理：

首先进行相机标定，采用的是张正友棋盘相机标定法，准备棋盘格图像，棋盘大小为10×7，每个单元大小为22mm×22mm，使用视频采集模块(8)传输的图像信息，对其中一帧图像信息提取角点信息，进一步对该图像信息提取亚像素角点信息，在棋盘标定图上绘制找到的内角点，利用算法进行相机标定，查看标定效果，得到相机的内、外参数矩阵，用于后期完成像素坐标到世界坐标的转换；

然后对装有人工光源(2)的图像信息进行预处理，系统通过始图像的梯度信息，将低于某一阈值的部分进行特殊处理后，将其与像素强度融合，增强图像信息，过滤掉背景颜色，进一步提高系统抗干扰能力，提高计算精度；

②视觉振动测量：

对处理后的图像信息利用基于HSV的模板匹配法快速得到光源的像素坐标；

③实时绘图：

通过上述处理得到的像素坐标，得出位移差，转换为世界坐标并实时绘图，获得结构振动响应时域波形曲线各工况与激光位移计的对比图；

4)系统通过实时显示位移变化情况来预警危险情况的发生；通过设定阈值上限，当实时位移超过设定界限时，系统将会把情况发送给负责人，并通过网络摄像机进行现场报警鸣笛；

5)采集的位移数据最终全部保存进计算机建立的结构健康监测数据库(11)中。

7.如权利要求6所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述得到光源的像素坐标使用二项式拟合法提高精度，使测量结果达到亚像素级且通过优化模板搜索路径使其计算速度能达到实时要求。

8.如权利要求6所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述得到光源的像素坐标使用抗干扰辨识处理提高精度，所述抗干扰辨识处理通过原始视频的梯度信息，将低于某一阈值的部分进行特殊处理后，将其与像素强度融合，增强视频信息，过滤掉背景颜色，提高计算精度。

9.如权利要求8所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述实时预警模块(10)为通过设定阈值上限，当实时位移超过设定界限，系统将会把情况发送给负责人并通过网络摄像机进行现场报警鸣笛，且会自动保存前后24小时的视频。

10.如权利要求4所述一种长距离全天候结构振动监测系统，其特征在于：所述实时预警模块(10)为闪烁警示灯或警示鸣笛。