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

1、位移和應(yīng)變監(jiān)測作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重要內(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，因無法放置傳感器，而導(dǎo)致基于傳感器的監(jiān)測方法無法使用?；谟芯€傳感器的方法存在有過多的信號傳輸線，基于無線傳感器的方法雖未用傳輸線但數(shù)據(jù)信號易受環(huán)境干擾，往往測得的數(shù)據(jù)不完備且夾雜有明顯噪聲。此外，現(xiàn)有的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的監(jiān)測方法存在著主流標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)測多為分開研究，監(jiān)

2、測系統(tǒng)標定方法較繁瑣等問題。因此，為解決上述的不足，本文運用數(shù)字圖像處理技術(shù)和圖像特征點提取方法，提出了基于圓形標靶數(shù)字圖像和特征點的結(jié)構(gòu)位移與應(yīng)變監(jiān)測方法。
　　基于標靶數(shù)字圖像的結(jié)構(gòu)視覺平面內(nèi)位移和應(yīng)變監(jiān)測方法，即結(jié)構(gòu)二維位移和應(yīng)變監(jiān)測方法。該方法選用圓形和圓形質(zhì)心分別作為標靶圖案和標靶圖像特征。通過數(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、數(shù)字圖像進一步去噪、邊緣點精定位和最小二乘法對標靶圖像進行處理，并提取圖像特

3、征。通過邊長已知的方形圖案來實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)標定。通過提取的圖像特征和標定出的系統(tǒng)分辨率，進行結(jié)構(gòu)二維位移和應(yīng)變監(jiān)測。進行二維位移仿真和實測試驗，應(yīng)變仿真試驗，驗證了該方法的有效性。
　　基于標靶數(shù)字圖像的結(jié)構(gòu)視覺平面外位移監(jiān)測方法，即結(jié)構(gòu)第三維位移監(jiān)測方法。該方法選用標靶圖像未經(jīng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算的圓直徑作為圖像特征。選用多項式作為圖像特征和監(jiān)測距離間的擬合關(guān)系式形式。通過提取的圓直徑和擬合的多項式對監(jiān)測距離的改變量進行計算，以確定結(jié)構(gòu)