基于視頻圖像的結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、振動(dòng)位移和頻率是工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的基本參數(shù),是進(jìn)行結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和分析中極其有價(jià)值的原始數(shù)據(jù),也是結(jié)構(gòu)檢測(cè)的難點(diǎn)和工程研究的熱點(diǎn),是保證施工,運(yùn)行安全的重要監(jiān)測(cè)量。對(duì)于大型土木工程結(jié)構(gòu),難以為其位移監(jiān)測(cè)尋找固定的參考點(diǎn),各種傳統(tǒng)的位移監(jiān)測(cè)方法都有其局限性,而位移是最直接和最有價(jià)值的信息,因此發(fā)展一種遠(yuǎn)距離、非接觸的觀測(cè)手段,并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)記錄、處理連續(xù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)是非常必要的工作。本文針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu),通過(guò)采集視頻,再將視頻轉(zhuǎn)化為數(shù)字

2、圖像的方法,基于數(shù)字散斑相關(guān)原理,獲取位移信息,進(jìn)而求得振動(dòng)頻率。本文對(duì)此方法進(jìn)行了理論探討和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 視頻圖像測(cè)量是一種基于視頻圖像的非接觸獲取空間信息的重要手段,是把圖像當(dāng)作檢測(cè)和傳遞信息的手段而加以利用的測(cè)量方法,通過(guò)提取圖像的特征信息,最終從圖像中獲取被測(cè)對(duì)象的實(shí)際信息。而數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展使空間信息的獲取、處理得到飛速發(fā)展,已逐步邁向自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和智能化。將這些高科技應(yīng)用于土木工程,提供結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)、監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)

3、態(tài)空間信息數(shù)據(jù)流,從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)診斷評(píng)估智能化,是當(dāng)前發(fā)展的熱點(diǎn)。橋梁變形測(cè)量是橋梁健康監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一,大跨度橋梁跨度大,變形可達(dá)米級(jí),常規(guī)技術(shù)不易滿足大變形測(cè)量的要求,而圖像測(cè)量技術(shù)測(cè)量范圍大,成本低,能夠用來(lái)測(cè)量大跨度橋梁的變形。
　　 本研究完善了基于數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測(cè)的方法,分別進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng)和二維運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)三維運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行理論上探討。在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)不同的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)物上的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行視頻圖像采

4、集,用數(shù)字視頻編輯軟件將動(dòng)態(tài)數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為逐幀存儲(chǔ)的連續(xù)靜態(tài)數(shù)字圖像序列;用Matlab編程對(duì)其中的一些幀進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定,通過(guò)手動(dòng)框選的方法對(duì)圖像進(jìn)行點(diǎn)擊確認(rèn)散斑大小和范圍,程序自動(dòng)進(jìn)行逐幀連續(xù)批量處理,獲得動(dòng)態(tài)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo),并繪制出運(yùn)動(dòng)曲線。用這種方法可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)位移的連續(xù)監(jiān)測(cè),并對(duì)其中的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析.通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)研究表明,在像素夠高和環(huán)境合適的情況下,此方法精度高,處理速度快,操作簡(jiǎn)便,可以適應(yīng)一般的工程環(huán)境。