[发明专利]基于数字图像处理技术的结构二维位移及应变监测方法

摘要

本方法提出一种基于数字图像处理技术的结构二维位移和应变监测方法，其特征是：标靶采用圆形图案，以确保进行结构物理量监测时标靶截面的无方向性；选取圆形的圆心作为标靶图像特征，并运用数字图像读取、基于迭代法选取阈值的图像二值化、抗噪性多尺度数学形态学边缘检测、基于面积跟踪算法的图像进一步去噪、基于最小半径法的边缘精定位和非迭代快速圆心拟合法，来提取圆心二维像素坐标；采用边长已知的方形图案作为标定板来进行当前视觉监测系统的系统标定；所述系统标定是指通过运用数字图像读取、基于迭代法选取阈值的图像二值化分割和基于面积跟踪算法的图像进一步去噪，来寻找方形图案四个顶点，进而确定像素边长值和实际边长值之间的对应关系。最后，利用系统双向分辨率和标靶圆心帧差法计算结构测点二维位移；利用标靶中相邻两圆心的像素坐标和平均应变计算公式，确定结构局部平均应变。

主权项

1.一种基于数字图像处理技术的结构二维位移和应变监测方法，其特征是：标靶采用圆形图案，以确保进行结构物理量监测时标靶截面的无方向性；选取圆形的圆心作为标靶图像特征，并运用数字图像处理技术对其进行提取；所述特征是指为从拍摄的标靶数字图像中确定相应的结构位移或应变量所选择的监测计算点；采用边长已知的方形图案作为标定板来进行当前视觉监测系统的系统标定；所述系统标定是指通过运用数字图像处理技术寻找方形图案四个顶点，来确定像素边长值和实际边长值之间的对应关系；首先，在进行结构二维位移监测前，利用数码相机对布置在结构待测位置的方形标定板进行多次拍照；并在结构二维位移监测时，在保证结构与相机相对位置不变的情况下，以圆形标靶来替换方形标定板，通过对其拍照或摄像来得到结构测点在拍摄时间内的监测信息；然后，对获取的方形标定板图像主要运用以下数字图像处理技术：数字图像读取、基于迭代法选取阈值的图像二值化和基于面积跟踪算法的图像进一步去噪；来获取方形标定板的四顶点像素坐标及各边的像素长度，与已知的物理边长相结合进而确定出当前视觉监测系统在x和y方向的双向分辨率；对获取的圆形标靶图像主要运用以下数字图像处理技术：数字图像读取、基于迭代法选取阈值的图像二值化、抗噪性多尺度数学形态学边缘检测、基于面积跟踪算法的图像进一步去噪、基于最小半径法的边缘精定位和非迭代快速圆心拟合法，来提取标靶圆圆心二维像素坐标；最后，利用系统双向分辨率和标靶圆心帧差法位移计算原理，确定结构测点二维位移；利用标靶中相邻两圆心的像素坐标和平均应变计算公式，确定结构相邻测点间的平均应变。