[发明专利]一种基于无人机的高铁桥梁竖向动扰度测量方法

摘要

一种基于无人机的高铁桥梁竖向动扰度测量方法，首先确定待测高铁桥梁，在待测高铁桥梁上布置测量点和两个参考点。将具有相同的成像中心和成像分辨率的三台相机安装在无人机上，三台相机分别能拍摄到测量点和两个参考点，利用无人机上的三台相机按照设定时间间隔同步对待测高铁桥梁进行拍摄成像，根据三台相机拍摄得到的图像计算待测高铁桥梁竖向动扰度。采用本发明提供的测量方法，能够不受环境振动影响，可实现灵活易操作的高铁桥梁动扰度高精度测量，且测量过程简单高效。

主权项

1.一种基于无人机的高铁桥梁竖向动扰度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1 确定待测高铁桥梁，在待测高铁桥梁上布设左侧参考点、中间测量点以及右侧参考点；/nS2 在无人机上设置三台相机，三台相机分别对应拍摄待测高铁桥梁上的左侧参考点、中间测量点以及右侧参考点；/nS3 利用无人机进行飞行测量；/n控制无人机飞行到两个参考点间的中垂线上，无人机上的三台相机分别对应拍摄待测高铁桥梁上标记的左侧参考点、中间测量点、右侧参考点；三台相机同步对待测高铁桥梁拍摄成像；/nS4 计算待测高铁桥梁竖向动扰度；/n根据三台相机拍摄得到的图像，分别计算得到世界坐标系下中间测量点、左侧参考点、右侧参考点在竖直方向上的相对位移，进而得到高铁桥梁竖向动扰度，实现方法如下：/nS4.1 根据三台相机拍摄得到的图像，首先根据相机的参数及相机的相对位姿关系将3台相机各时刻同步拍摄到的图像分别合成到一张图像；/nS4.2 对于初始拍摄时刻对应的首张合成图像，通过模板匹配找到首张合成图像中的待测高铁桥梁上标记的中间测量点和两个参考点，得到中间测量点和两个参考点在首张合成图像中的图像坐标；对于后续各拍摄时刻对应的合成图像，采用最小二乘图像匹配跟踪法对中间测量点和两个参考点进行跟踪，得到后续各拍摄时刻对应的合成图像上的中间测量点和两个参考点的图像坐标；/nS4.3 根据中间测量点的图像坐标，计算世界坐标系下中间测量点在竖直方向上的相对位移d₁；/nd₁＝x_A-x_B，/n /n /n其中，A点为待测高铁桥梁上中间测量点原来位置，x_A为A点对应的世界坐标系下的坐标，B点为待测高铁桥梁上中间测量点移动后的位置，x_B为B点对应的世界坐标系下的坐标，为x_A在i时刻对应的合成图像中的坐标，为x_B在i时刻对应的合成图像中的坐标，D₁为中间相机镜头到包含中间测量点移动所在直线并且垂直于中间相机光轴的平面的垂直距离，f为中间相机的焦距，θ₁为中间相机光轴与中间相机镜头到中间测量点移动所在平面的垂直线的夹角；/nS4.4 采用S4.3中相同的方法，根据左侧参考点的图像坐标，计算世界坐标系下左侧参考点在竖直方向上的相对位移d₂；根据右侧参考点的图像坐标，计算世界坐标系下右侧参考点在竖直方向上的相对位移d₃；/nS4.5 高铁桥梁竖向动扰度为：/n /n