[发明专利]一种桥梁拉索索力实时监测装置、方法与系统

权利要求书

1.一种桥梁拉索索力实时监测装置，其特征在于，包括：

工业相机，用于采集桥梁拉索散斑图像；

工控机，与所述工业相机连接，用于根据所述散斑图像得到桥梁拉索的索力；

5G通讯模块，与所述工控机连接，用于接收上位机的开关信号；

远程定时开关，与所述工控机连接，用于根据所述上位机的开关信号控制所述工控机的开机与关机。

2.如权利要求1所述的一种桥梁拉索索力实时监测装置，其特征在于，还包括：

不锈钢机箱，箱内设置有机箱隔板，箱底部设置有排水口；所述机箱隔板上设置有所述工控机、所述远程定时开关和所述5G通讯模块；

不锈钢支架，分别与所述不锈钢机箱和所述工业相机固定连接。

3.一种桥梁拉索索力实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取工业相机采集的桥梁拉索散斑图像；

步骤2：以当前的桥梁拉索散斑图像上任意一点为中心取一个矩形计算子区；

步骤3：在下一个桥梁拉索散斑图像上找出与所述矩形计算子区相似度最高的目标子区；

步骤4：根据所述矩形计算子区和所述目标子区确定桥梁拉索位移数据；

步骤5：根据所述桥梁拉索位移数据确定桥梁拉索索力。

4.如权利要求3所述的一种桥梁拉索索力实时监测方法，其特征在于，所述步骤3：在下一个桥梁拉索散斑图像上找出与所述矩形计算子区相似度最高的目标子区，包括：

步骤3.1：将所述矩形计算子区在所述下一个桥梁拉索散斑图像上移动得到覆盖的矩形子区；

步骤3.2：计算所述矩形计算子区与所述覆盖的矩形子区之间的相似度，返回所述步骤3.1，直到得到最大的相似度；

步骤3.3：将所述最大的相似度所对应的覆盖的矩形子区作为目标子区。

5.如权利要求4所述的一种桥梁拉索索力实时监测方法，其特征在于，所述步骤3.2：计算所述矩形计算子区与所述覆盖的矩形子区之间的相似度，包括：

采用公式：

得到所述矩形计算子区与所述覆盖的矩形子区之间的相似度；其中，f(x,y)表示当前桥梁拉索散斑图像的矩形计算子区中坐标为(x,y)的点的灰度值，M表示计算子区大小表征值，g(x′,y′)表示下一个桥梁拉索散斑图像的矩形子区中坐标为(x,y)的点的灰度值，fm表示当前桥梁拉索散斑图像的矩形计算子区中的灰度平均值，gm表示下一个桥梁拉索散斑图像的矩形子区中的灰度平均值。

6.一种桥梁拉索索力实时监测系统，其特征在于，包括：

散斑图像获取模块，用于获取工业相机采集的桥梁拉索散斑图像；

计算子区构建模块，用于以当前的桥梁拉索散斑图像上任意一点为中心取一个矩形计算子区；

目标子区搜索模块，用于在下一个桥梁拉索散斑图像上找出与所述矩形计算子区相似度最高的目标子区；

桥梁拉索位移确定模块，用于根据所述矩形计算子区和所述目标子区确定桥梁拉索位移数据；

桥梁拉索索力确定模块，用于根据所述桥梁拉索位移数据确定桥梁拉索索力。

7.如权利要求6所述的一种桥梁拉索索力实时监测系统，其特征在于，所述目标子区搜索模块，包括：

计算子区移动单元，用于将所述矩形计算子区在所述下一个桥梁拉索散斑图像上移动得到覆盖的矩形子区；

相似度计算单元，用于计算所述矩形计算子区与所述覆盖的矩形子区之间的相似度，返回所述计算子区移动单元，直到得到最大的相似度；

目标子区确定单元，用于将所述最大的相似度所对应的覆盖的矩形子区作为目标子区。

8.如权利要求7所述的一种桥梁拉索索力实时监测系统，其特征在于，所述相似度计算单元，包括：

相似度计算子单元，用于采用公式：

得到所述矩形计算子区与所述覆盖的矩形子区之间的相似度；其中，f(x,y)表示当前桥梁拉索散斑图像的矩形计算子区中坐标为(x,y)的点的灰度值，M表示计算子区大小表征值，即此时子区的大小为2M+1，g(x′,y′)表示下一个桥梁拉索散斑图像的矩形子区中坐标为(x,y)的点的灰度值，fm表示当前桥梁拉索散斑图像的矩形计算子区中的灰度平均值，gm表示下一个桥梁拉索散斑图像的矩形子区中的灰度平均值。