[发明专利]一种基于视频图像的雨棚振动测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于视频图像的雨棚振动测量系统，其特征在于：包括高速相机、云台支架、隔振模块、激光靶标、辅助照明模块、计算机系统；隔振模块水平放置在雨棚下方的车站平台上，云台支架安装在隔振模块的隔振台上，高速相机安装于云台支架上，高速相机与计算机系统通过CXP线缆连接和通讯传输，激光靶标和辅助照明照射雨棚结构。

2.如权利要求1所述的一种基于视频图像的雨棚振动测量系统，其特征在于：

高速相机，为高分辨率的高速传感相机，用于采集雨棚钢结构0-200Hz频率范围内的振动二维影像；

云台支架，用于固定高速相机和具有一定重量的中长焦镜头，支持镜头水平360°俯仰180°调整角度；

隔振模块，为超低固有频率的气浮隔振平台，用于减少车站低频振动等环境对相机的影响，进一步地隔离高速相机和地面的直接振动传导，使得振动测量结果更精准，减少系统测量误差，提高测量精度；隔振模块上部的隔振台表面固定螺孔面板，云台支架通过螺丝紧固在气浮隔振台上；

激光靶标，由激光发生器发出激光光条，光条打在雨棚目标结构上，结构边缘与光条的相交线作为成像靶标；

辅助照明模块，为无频闪工业光源，调整光源位置提高采集图像的亮度和对比度，提升图像质量；

计算机系统，为外部处理及接口控制系统，通过CXP线缆、高速图像采集卡和采集存储系统，获取相机图像数据，记录保存图像，分析、计算雨棚振动响应。

3.一种基于视频图像的雨棚振动测量方法，基于所述的高速摄像振动测量系统实现，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、选择雨棚监测点，在其下方稳定水平的位置布置高速摄像振动测量系统，调节激光发生器产生的激光检测，使标志线清晰可见、边缘清晰；

步骤二、设置相机参数，图像预览，调整支架角度捕捉靶标线，使其处于相机视场中央；

步骤三、在高铁过路进站前，开始采集，高铁列车完全出站后，待雨棚恢复静止，结束记录，并保存振动视频，相机采集频率不小于200帧/秒；

步骤四、将保存的视频按帧分解为二维图像，并依次编号为基于时间序列的多帧振动图像序列{I₁，I₂，…，I_N}_原始，N为视频总帧数；

步骤五、图像预处理；

步骤六、边缘提取与目标定位；

步骤七、实际振动幅度计算；

步骤八、振动频域响应分析，完成高空间分辨率及高精度振动测量。

4.如权利要求3所述的一种基于视频图像的雨棚振动测量方法，其特征在于：步骤五的实现方法为

图像序列灰度化，将RGB图像转化为0-255范围的灰度值；以分解出的第一帧图像作为参考，圈选截取包含振动结构特征的区域为ROI选区，并对所有振动图像序列裁剪和重采样，得到的图像序列{I₁，I₂，…，I_N}_ROI将被进一步处理进行振动情况分析计算。

5.如权利要求3所述的一种基于视频图像的雨棚振动测量方法，其特征在于：步骤六的实现方法为

采用亚像素级的高精度Canny算子处理{I₁，I₂，…，I_N}_ROI，提取激光光条与振动雨棚结构的相交边缘特征点影像坐标，设所有图像中追踪某一特征得到的坐标为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、…、(x_N,y_N)，以第一帧的坐标为基准，计算图像像素坐标下的坐标变化序列{Δx}、{Δy}；

{Δx}＝{0，x₂-x₁，x₃-x₁，…，x_N-x₁}

{Δy}＝{0，y₂-y₁，y₃-y₁，…，y_N-y₁}。