基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法与流程

本发明涉及桥梁挠度监测，尤其涉及一种基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法。

背景技术：

1、桥梁作为重要的交通设施，其安全性和可靠性直接关系到出行的生命安全。挠度是桥梁结构状态的一个重要指标，桥梁挠度的大小直接影响着桥梁的安全性能和使用寿命，桥梁挠度对桥梁结构状态的监测和评估尤为重要。因此，对于大型桥梁和高度频繁通行的桥梁，必须对其挠度进行监测，及时发生挠度过大的情况并采取措施进行加固或者维修，以确保桥梁的安全性和使用寿命。

2、目前，桥梁挠度大多数采用标靶标定的图像处理技术，该技术采用单光源标靶和摄像头，将单光源标靶安装在桥梁监测点的位置处，将摄像头安装在路面的桥墩上，通过单光源标靶与摄像头之间的间距以及该单光源在监控平台内的坐标变化来反映桥梁的挠度信息，但是，该技术会存在以下不足之处：

3、1、单光源标靶的监测过程中，由于桥梁挠度监测点的安装位置为桥梁下方的中心区域(例如，桥梁的下方为主干道、水域、深谷等场景)，使得间距设备难以架设，单光源标靶与摄像头之间的间距往往会通过监测人员估算得出，致使单光源标靶与摄像头之间的间距测量结果不准确；

4、2、在摄像头的安装过程中，需要确保摄像头能够捕捉到光源标靶，因此，会将摄像头向上转动一定的角度(即摄像头与水平基准面之间存在一定的角度)，该角度无法精准获得，会造成到单光源在监控平台内坐标位置信息的不准确，进而会导致坐标变化结果的不准确；

5、以上均会导致单光源标靶的标定过程存在一定的误差，从而会影响到桥梁挠度监测结果的准确度。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有单光源标靶标定方法会影响桥梁挠度监测结果准确度的技术问题，本发明提供一种基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，通过对光源标靶标定方法的改进，能够提高桥梁挠度监测结果的准确度。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，包括以下步骤：

3、s1、安装双光源机构和摄像头；

4、s2、利用所述双光源机构、摄像头以及监控平台对第一光源部和第二光源部进行校正和计算处理，以得到比例尺因子k；

5、s3、利用所述双光源机构、所述摄像头以及所述监控平台对桥梁进行实时监测，并根据所述比例尺因子k计算得到该桥梁的挠度h，输出该桥梁挠度h对应的桥梁处理结果。

6、由此，通过双光源机构的标定方式，并对第一光源部、第二光源部在监控平台上的坐标进行校正处理，相比于单光源的标定方式，该方式无需对光源与摄像头之间间距的测量，同时，能够确保监控平台内光源坐标的准确度，避免标靶标定过程中的测量误差，提高了桥梁挠度监测结果的准确度。

7、进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：

8、s2－1、获取所述第一光源部和所述第二光源部之间的距离l1，获取所述第一光源部在所述监控平台内投影点a点的坐标(x1，y1，z1)，获取所述第二光源部在所述监控平台内投影点b点的坐标(x2，y2，z2)；

9、s2－2、利用第一陀螺仪获取所述第一光源部和所述第二光源部与yoz平面之间的夹角α，利用第二陀螺仪获取所述摄像头与yoz平面之间的夹角β，利用水平仪获取所述摄像头与x轴之间的夹角γ；

10、s2－3、利用步骤s2－1获取的l1、a点坐标(x1，y1，z1)、b点坐标(x2，y2，z2)以及步骤s2－2中获取的夹角α、β、γ计算得到所述比例尺因子k。由此，夹角α能够校正第一光源部、第二光源部与竖直基准面之间的偏差，夹角β能够校正摄像头与竖直基准面之间的偏差，夹角γ能够校正摄像头与水平基准面之间的偏差，进而避免双标靶标定过程中的测量误差，提高了桥梁挠度监测结果的准确度。

11、进一步地，在步骤s2－1中，a点和b点之间像素点个数w1的计算公式为：

12、

13、进一步地，在步骤s2－3中，所述比例尺因子k的计算公式为：

14、

15、进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：

16、s3－1、利用所述监控平台实时获取所述第一光源部在所述监控平台内投影点a1点的坐标(x11，y11，z11)；

17、s3－2、利用a点坐标(x1，y1，z1)和a1点坐标(x11，y11，z11)计算得到a点与a1点在z轴方向上的像素点个数w2；

18、s3－3、获取桥梁的长度l；

19、s3－4、利用步骤s3－2中的w2、步骤s3－3中的l以及所述比例尺因子k计算得到所述第一光源部对应桥梁位置处的挠度跨度比h；

20、s3－5、若h＜标准挠度跨度比h1，则执行步骤s3－6，若h≥标准挠度跨度比h1，则执行步骤s3－7；

21、s3－6、继续对桥梁的挠度进行监测；

22、s3－7、所述监控平台发出警报，并通知工作人员对桥梁进行维护处理。

23、进一步地，在步骤s3－2中，a点与a1点在z轴方向上像素点个数w2的计算公式为：

24、w2＝|z1-z11|。

25、进一步地，在步骤s3－5中，所述第一光源部对应桥梁位置处挠度l2的计算公式为：

26、

27、进一步地，在步骤s3－5中，所述第一光源部对应桥梁位置处挠度跨度比h的计算公式为：

28、

29、进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：

30、s1－1、将所述双光源机构安装在桥梁底部的挠度监测位置处；

31、s1－2、将所述摄像头安装在桥墩上。由此，。

32、进一步地，在步骤s1－2中，所述摄像头能够捕捉到所述第一光源部和所述第二光源部的光源。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

34、通过双光源机构的标定方式，并对第一光源部、第二光源部在监控平台上的坐标进行校正处理，相比于单光源的标定方式，该方式无需对光源与摄像头之间间距的测量，同时，能够确保监控平台内光源坐标的准确度，避免标靶标定过程中的测量误差，提高了桥梁挠度监测结果的准确度。

技术特征：

1.一种基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s2－1中，a点和b点之间像素点个数w1的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s2－3中，所述比例尺因子k的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s3－2中，a点与a1点在z轴方向上像素点个数w2的计算公式为：

7.根据权利要求6所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s3－5中，所述第一光源部(4)对应桥梁位置处挠度l2的计算公式为：

8.根据权利要求7所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s3－5中，所述第一光源部(4)对应桥梁位置处挠度跨度比h的计算公式为：

9.根据权利要求1所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，其特征在于，在步骤s1－2中，所述摄像头(2)能够捕捉到所述第一光源部(4)和所述第二光源部(5)的光源。

技术总结
本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其涉及一种基于桥梁挠度监测的双靶标标定方法，包括以下步骤：S1、安装双光源机构和摄像头；S2、利用双光源机构、摄像头以及监控平台对第一光源部和第二光源部进行校正和计算处理，以得到比例尺因子K；S3、利用双光源机构、摄像头以及监控平台对桥梁进行实时监测，并根据比例尺因子K计算得到该桥梁的挠度H，输出该桥梁挠度H对应的桥梁处理结果。本发明通过双光源机构的标定方式，并对第一光源部、第二光源部在监控平台上的坐标进行校正处理，该方式无需对光源与摄像头之间间距的测量，同时，能够确保监控平台内光源坐标的准确度，避免标靶标定过程中的测量误差，提高了桥梁挠度监测结果的准确度。

技术研发人员：徐海涛,储玲玉,高敬东,徐洪杰,孙春林,朱瑞,龚琳,张佳威
受保护的技术使用者：常安城市公共安全技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17