[发明专利]结构振动位移测量方法及装置

说明书

本发明适用于结构健康监测技术领域，提供了一种结构振动位移测量方法及装置，该方法包括：对获取的红色方标靶视频进行视频序列分解，得到每一帧图像；提取当前帧图像三通道数据中的红色通道数据；根据获取的初始位置信息进行当前帧的局部动态开窗，得到红色方形靶标的四个边分别对应的四个开窗图像；计算得到每个开窗图像内的边界线段截距值；根据当前帧之前邻近的预设帧数的每一帧内对应的每个开窗图像内的边界线段截距值进行滤波，得到边线位移变化测量序列值；根据边线位移变化测量序列值计算红色方形靶标的实际位移变化值。本发明通过红色方形标靶的4个边进行局部开窗，得到红色方形靶标的水平或垂直的位移变化，计算效果较好，且系统实时性较强。

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，尤其涉及一种结构振动位移测量方法及装置。

背景技术

结构健康监测一般是测量土木结构在风、地震或车辆荷载等外界作用下的响应，而位移响应是结构健康监测的关键。目前针对位移响应的测量技术主要包括直接法和间接法。其中，直接法是采用位移传感器直接测量结构振动位移，在使用时，需要参考基准点并需要靠近或接触待测点，这种接触式直接测量方法存在成本较高、不易安装，且结构振动过程中传感器容易被损坏等不足。间接振动位移测量技术包括雷达干涉和GPS等，其中，雷达干涉技术安装方便且测量精度较高，但是该技术需要被测物体有相关的反射表面才可以应用，GPS测量技术虽然便于安装，但测量精度较低，误差范围在5-10mm之间。

近年来，机器视觉技术快速发展，由于其具有测量精度高、成本低等优点，已逐渐成为结构位移测量的研究热点。基于方形标靶的位移测量方法可以直接提取平面内方形标靶的行边像素或列边像素，并可以快速计算行边或列边的位移变化来计算测量目标在平面内的垂直或水平方向的位移变化。但是目前采用基于方形标靶的位移测量方法中，仍然存在2个问题：1)在受到不均匀光照干扰时，靶标目标分割效果较差，使得行边或列边的有效像素数量减少，导致位移测量精准度降低，甚至导致算法失效；2)对方形标靶目标的全局区域进行图像处理计算耗时，导致系统实时性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种结构振动位移测量方法及装置，旨在解决现有技术中振动位移测量精准度低、实时性较差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种结构振动位移测量方法，包括：

对获取的红色方标靶视频进行视频序列分解，得到每一帧图像，所述红色方标靶为黑色方形靶的中心设置红色方形靶标，所述红色方标靶视频为将红色方标靶设置在待测结构上，拍摄的所述待测结构发生振动时的红色方标靶视频；

提取当前帧图像三通道数据中的红色通道数据；

获取所述红色方形靶标的初始位置信息，并根据所述初始位置信息进行当前帧的局部动态开窗，得到所述红色方形靶标的四个边分别对应的四个开窗图像；

根据所述红色通道数据和所述四个开窗图像，计算得到每个开窗图像内的边界线段截距值；

根据当前帧之前邻近的预设帧数的每一帧内对应的每个开窗图像内的边界线段截距值进行开窗内图像滤波和红色方形靶标的运动滤波，得到边线位移变化测量序列值；

根据所述边线位移变化测量序列值和所述初始位置信息，计算所述红色方形靶标的实际位移变化值。

作为本申请另一实施例，所述根据所述初始位置信息进行当前帧的局部动态开窗，得到所述红色方形靶标的四个边分别对应的四个开窗图像，包括：

获取所述红色方形靶标的实际边长和所述红色方形靶标在水平方向和垂直方向的实际位移变化最大量；