[发明专利]一种基于计算机视觉的拉索分布应力在线监测方法

摘要

一种基于计算机视觉的拉索分布应力在线监测方法，具体实施步骤如下：A.架设两个高速摄像头并进行摄像参数调试；B.测区三维构建、系统标定及系统初始化设定；C.三维目标特征点抽取和三维空间模型形变计算；D.拉索测区位置应力自动在线监测与实时存储。

主权项

1.一种基于计算机视觉的拉索分布应力在线监测方法，具体实施步骤如下：A.架设两个高速摄像头并进行摄像参数调试；A1.将两个高速摄像头架设在远离拉索的桥下，镜头对准拉索上预先设置的图案测区；A2.反复调整两个高速摄像头的空间交角，调节摄像头的镜头焦距、光圈大小和放大倍数，使得拉索测区同时出现在两个摄像头的视野中；A3.调整两个摄像头曝光时间和增益值，得到拉索测区的清晰图像并使得其位于图像的合适位置，最终得到拉索测区的最佳图像；B.测区三维构建、系统标定及系统初始化设定；B1.根据两个高速摄像头的空间朝向角度、空间距离以及拉索测区的空间位置，确定三者的空间几何关系；B2.分别用两个高速摄像头拍摄测区的图像，对拉索测区进行三维构建，建立图像坐标与测区的空间坐标映射关系；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.三维目标特征点抽取和三维空间模型形变计算；C1.调取拉索测区的初始化图案三维图像模型和实际三维空间模型，其中拉索测区的初始化图案三维图像模型为无应力状态下的三维模型；C2.抽取初始化图案三维图像模型中多个特征点，这几个特征点可以充分表征拉索测区的三维几何形态，并将这些特征点作为三维数字图像相关的基准；C3.将基准模板在由两个高速摄像头拍摄到的图像构建的三维模型中进行数字图像相关匹配，搜索抽取的特征点在现在模型中的位置，并实现多特征点跟踪；C4.对多特征点追踪过程进行机器学习和训练，优化追踪任务，并加入自适应算法降低光线变化对追踪的干扰，直至特征点追踪满足要求；C5.多特征点追踪完成，将三维图像模型转化到实际三维空间模型，将此时的实际三维空间模型与初始化三维空间模型进行对比，得到拉索测区的实际三维形变；D.拉索测区位置应力自动在线监测与实时存储；D1.根据材料力学中应变与应力关系，利用C步骤中得到的拉索测区的实际三维形变，可以得到测区内的应力场，应力场可以作为拉索测区的应力分布，取应力场的均值作为测区拉索应力值；D2.按照被测拉索的应力监测要求制定数据采样频率和存储策略；D3.两个摄像头不断进行拍照，按照C步骤中描述对每一帧拍摄到的图像构建的模型进行多特征点追踪，追踪任务完成之后转换到实际三维空间模型并计算形变，进而得到拉索测区应力场及均值应力；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，拉索应力监测任务完成。