[发明专利]一种用于风洞试验的非接触式结构动力响应测量方法

摘要

一种用于风洞试验的非接触式结构动力响应测量方法，实施步骤如下：A.搭建风洞试验模型并调试高速摄像头参数；B.双目系统标定；C.建立连续自适应均值漂移算法目标动态追踪任务；D.多点结构空间三维动态位移自动测量与存储。

主权项

1.一种用于风洞试验的非接触式结构动力响应测量方法，具体实施步骤如下：A.搭建风洞试验模型并调试高速摄像头参数；A1.将被测结构固定在风洞的合适位置，确定结构测点，启动风洞试验非接触式动力响应测量系统；A2.反复调整两个高速摄像头的空间角度，调节摄像头的镜头焦距、光圈大小和放大倍数,使得被测结构上的各测点出现在两个摄像头的视野并集里；A3.反复调整两个摄像头曝光时间和增益值，调整摄像头拍摄到的被测结构测点处的图像清晰度，直到得到测点处的最佳图像；B.双目系统标定；B1.根据两个摄像头的空间朝向角度、空间距离以及被测结构的空间位置，确定三者的空间几何关系；B2.分别用两个摄像头拍摄被测结构的照片，建立拍摄到的图像坐标与被测结构的空间坐标映射关系；对于每个相机而言，通过单目位移测量得到单个相机测得的结构位移变化，再利用两个相机的距离和空间角度对实际空间坐标尺度和两个相机拍摄到的图像坐标尺度进行尺度转换计算，即可得到相机的被测结构测点的三维位移；B3.对双目系统进行标定，确定实际结构空间变位在两个图像上的像素变位，找出标定系数矩阵；C.建立连续自适应均值漂移算法目标动态追踪任务；C1.根据被测结构目标点空间变位的预估范围分别对两个摄像头拍摄到的图像进行区域分割；C2.在两个进行了区域分割之后的图像子集中选择被测目标区域，这里用矩形方框选定的包含被测目标点区域作为追踪点，即被测目标点，并记录下选择所用的矩形方框和对应目标点编号；C3.求出两个摄像头中有关目标点的反向投影图，根据反向投影图和矩形方框进行连续自适应均值漂移迭代，由于其进行重心移动，向反向投影图中概率大的地方移动，最终矩形方框移动到目标上；C4.对目标追踪过程进行机器学习和训练，优化追踪任务，如果目标追踪满足要求，则本次追踪任务完成，且追踪过程搭建完毕；D.多点结构空间三维动态位移自动测量与存储；D1.利用图像坐标与被测结构的空间坐标映射关系对追踪目标的当前位置与起始位置进行三维重构，得到被测目标在图像三维坐标系中的坐标变化，用坐标变化和标定系数矩阵确定出被测结构目标测点的三维位移；D2.按照被测结构动力响应监测要求制定数据采样频率和存储策略，并启动风洞实验；D3.两个摄像头不断进行拍照，按照C中搭建的追踪过程对每一帧拍摄到的图像进行目标追踪，目标追踪到之后利用前述过程得到测点的三维位移；D4.检查D3是否完成D2提出的采集策略和采集存储任务，如果完成，则风洞试验非接触式结构位移监测完成，风洞实验中结构动力响应测量任务完成。