基于數(shù)字圖像與特征點(diǎn)的結(jié)構(gòu)位移與應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法.pdf

1、位移和應(yīng)變監(jiān)測(cè)作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，目前已發(fā)展出多種方法。但現(xiàn)有這些方法均存在很多不足。如：某些結(jié)構(gòu)一些難以接近的位置，因無(wú)法放置傳感器，而導(dǎo)致基于傳感器的監(jiān)測(cè)方法無(wú)法使用。基于有線傳感器的方法存在有過(guò)多的信號(hào)傳輸線，基于無(wú)線傳感器的方法雖未用傳輸線但數(shù)據(jù)信號(hào)易受環(huán)境干擾，往往測(cè)得的數(shù)據(jù)不完備且?jiàn)A雜有明顯噪聲。此外，現(xiàn)有的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的監(jiān)測(cè)方法存在著主流標(biāo)靶形式的截面方向性，結(jié)構(gòu)二維位移、三維位移和應(yīng)變監(jiān)測(cè)多為分開(kāi)研究，監(jiān)

2、測(cè)系統(tǒng)標(biāo)定方法較繁瑣等問(wèn)題。因此，為解決上述的不足，本文運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)和圖像特征點(diǎn)提取方法，提出了基于圓形標(biāo)靶數(shù)字圖像和特征點(diǎn)的結(jié)構(gòu)位移與應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法。
　　基于標(biāo)靶數(shù)字圖像的結(jié)構(gòu)視覺(jué)平面內(nèi)位移和應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法，即結(jié)構(gòu)二維位移和應(yīng)變監(jiān)測(cè)方法。該方法選用圓形和圓形質(zhì)心分別作為標(biāo)靶圖案和標(biāo)靶圖像特征。通過(guò)數(shù)字圖像預(yù)處理、數(shù)字圖像二值化、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)邊緣檢測(cè)、數(shù)字圖像進(jìn)一步去噪、邊緣點(diǎn)精定位和最小二乘法對(duì)標(biāo)靶圖像進(jìn)行處理，并提取圖像特

3、征。通過(guò)邊長(zhǎng)已知的方形圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)定。通過(guò)提取的圖像特征和標(biāo)定出的系統(tǒng)分辨率，進(jìn)行結(jié)構(gòu)二維位移和應(yīng)變監(jiān)測(cè)。進(jìn)行二維位移仿真和實(shí)測(cè)試驗(yàn)，應(yīng)變仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　基于標(biāo)靶數(shù)字圖像的結(jié)構(gòu)視覺(jué)平面外位移監(jiān)測(cè)方法，即結(jié)構(gòu)第三維位移監(jiān)測(cè)方法。該方法選用標(biāo)靶圖像未經(jīng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的圓直徑作為圖像特征。選用多項(xiàng)式作為圖像特征和監(jiān)測(cè)距離間的擬合關(guān)系式形式。通過(guò)提取的圓直徑和擬合的多項(xiàng)式對(duì)監(jiān)測(cè)距離的改變量進(jìn)行計(jì)算，以確定結(jié)構(gòu)