基于視頻圖像的結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測研究.pdf

1、振動位移和頻率是工程結(jié)構(gòu)動力特性分析的基本參數(shù),是進行結(jié)構(gòu)實驗和分析中極其有價值的原始數(shù)據(jù),也是結(jié)構(gòu)檢測的難點和工程研究的熱點,是保證施工,運行安全的重要監(jiān)測量。對于大型土木工程結(jié)構(gòu),難以為其位移監(jiān)測尋找固定的參考點,各種傳統(tǒng)的位移監(jiān)測方法都有其局限性,而位移是最直接和最有價值的信息,因此發(fā)展一種遠距離、非接觸的觀測手段,并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動記錄、處理連續(xù)數(shù)據(jù)的實時系統(tǒng)是非常必要的工作。本文針對土木工程結(jié)構(gòu),通過采集視頻,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,進而求得振動頻率。本文對此方法進行了理論探討和實驗驗證。
　　 視頻圖像測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,是把圖像當作檢測和傳遞信息的手段而加以利用的測量方法,通過提取圖像的特征信息,最終從圖像中獲取被測對象的實際信息。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,已逐步邁向自動化、實時化和智能化。將這些高科技應用于土木工程,提供結(jié)構(gòu)實驗、監(jiān)測的實時動

3、態(tài)空間信息數(shù)據(jù)流,從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)診斷評估智能化,是當前發(fā)展的熱點。橋梁變形測量是橋梁健康監(jiān)測的重要內(nèi)容之一,大跨度橋梁跨度大,變形可達米級,常規(guī)技術(shù)不易滿足大變形測量的要求,而圖像測量技術(shù)測量范圍大,成本低,能夠用來測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)進行工程結(jié)構(gòu)動態(tài)位移監(jiān)測的方法,分別進行一維運動和二維運動的監(jiān)測實驗研究,對三維運動監(jiān)測進行理論上探討。在實驗室里對不同的監(jiān)測結(jié)構(gòu)物上的標志點進行視頻圖像采

4、集,用數(shù)字視頻編輯軟件將動態(tài)數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為逐幀存儲的連續(xù)靜態(tài)數(shù)字圖像序列;用Matlab編程對其中的一些幀進行系統(tǒng)標定,通過手動框選的方法對圖像進行點擊確認散斑大小和范圍,程序自動進行逐幀連續(xù)批量處理,獲得動態(tài)目標點的坐標,并繪制出運動曲線。用這種方法可以實現(xiàn)動態(tài)位移的連續(xù)監(jiān)測,并對其中的一些實驗數(shù)據(jù)進行頻域分析.通過理論與實驗研究表明,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,操作簡便,可以適應一般的工程環(huán)境。