朱旭阳

【摘要】在大型结构安全监测过程中，需要考虑挠度指标，有利于非接触动态监测结构挠度。以图像测量为基础，建立挠度测试技术，完善挠度匹配算法，基于单目视觉建立挠度测量仪，实现远距离挠度测量，保障测量系统的可靠性。本文分析了视觉的结构挠度无损检测技术，保障测量结构的朱期内性。

关键词：视觉;结构挠度;无损检测技术

在國家交通建设过程中，桥梁发挥着重要的作用，维护人们的生命财产安全。因为桥梁工程结构比较复杂，动荷载和地质气候等因素都会破会整体结构，引发各种内部损伤和外部变形等问题，测量桥梁结构挠度，可以保障整体结构的安全性能和工作状态。在动荷载的影响下，测试力学参数的过程中需要考虑振动响应和模态参数等，有效评估整体结构的动力学性能，工作人员需要根据不同的结构形式，落实结构挠度测量，选择针对性的仪器方式，发挥视觉的结构挠度无损检测技术的作用。

一、概述结构的挠度测量发展现状

工作人员通过测量结构的位移和移度以及加速度等动力学参数，可以确定整体结构的动力学性能，当前挠度测量过程主要利用三种工作形式：第一种属于精密全站仪法，在测量过程中利用三角高程测量方式，可以测量两点之间的水平距离，也可以确定直角球顶两点的高度差，利用这种工作形式，工作人员需要布置标靶，测量每个点，整体测量效率比较低，无法实现多点同时测量。第二种为预埋式传感器，工作人员需要固定一个参考点，紧密接触传感器触头和测点，传感器跟随测点读数，但是利用这种方法很难保证测量准确性。第三种是全球定位系统，可以实现实时测量和远距离测量，但是整体工作成本比较大。因为不同的测量方法具有各自的优劣势，针对不同的结构形式确定挠度测量方式，同时需要选择合适的仪器方式。【1】

近些年我国不断发展数字图像技术，人们也能更加关注挠度检测技术。工作人员需要安装特制靶标，利用摄像机远距离记录靶标图像，利用图像跟踪算法确定结构挠。工作人员利用先进的图像匹配算法，可以实时跟踪远距离目标点。利用视觉的结构挠度无损检测技术，通过室外精度验证和现场挠度测试，可以提升视觉的结构挠度测量的准确性。

二、概述视觉的结构挠度无损检测技术的原理

利用相机拍摄远处买不了图形，根据小孔成像模式，在相机成像面上映射目标点，工作人员利用数字图像匹配算法，在图像上，目标点不断产生像素位移。为了计算目标位移，工作人员需要结合成像系统参数和外部参数，计算机遇视觉原理的挠度。

利用数字图像相关法，在被测物体表面变形之前，在图像中分布分布目标点的领域灰度，根据搜索策略，确定图像变形后的相似领域，在发生变形之后确定目标点的位置。利用数字图像技术需要利用特制标靶，或者将散斑图像喷涂在被测结构中，实时跟踪目标，在室外环境中利用这种方法，可能会增加大型结构测量难度，因此在图像中需要合理选择被测物体，保障被测物体具有较高的对比度，选取的领域需要具备目标对比度。为了保障目标点邻域的相似性，在变形之后，工作人员需要全面搜索相关函数极限，利用归一化最小平方距离函数，这类函数具有较强的抗干扰能力。【2】

这种方法无需特定标志点，工作人员利用具备灰度变化纹理的目标，以此为标记落实测量工作。数字图像可以精确的匹配整像素和亚像素域的目标，在整像素搜索过程中，结合微粒群优化算法和最大梯度搜索，使整体计算工作效率不断提高。在整像素搜索过程中，微粒群的微粒利用相关搜索和相关系数，调整搜索方式，可以在目标位置汇集微粒，利用最大梯度搜索测录搜索方式，根据最短路径获取目标点。利用逆向合成高斯牛顿法落实亚像素搜索方式，合理选择形函数和插值函数，可以保障像素定位精度达到0.01。

三、集成视频挠度仪

视觉的结构挠度测量系统包括工业相机和长焦镜头以及笔记本电脑等。工业相机采用互补金属氧化物半导体相机，图像恐鸟你分辨率和图形灰度等级比较高，镜头的定焦镜头教具选择为50mm和75mm，设备具有紧凑的结构，组装工作也非常方便，利用全站仪布局方式，设备的可维护性因此提升。工作人员利用C++语言开发系统软件，可以同时测量多点，同步输出时间曲线，可以保障采样频率在40Hz以上，测量距离也可以达到500m以上，工作人员可以利用视频录制方式完成测量工作，同时也可以便利的测量后期图像数据。

四、视觉的结构挠度无损检测技术优化对策

在工作过程中理应视频挠度仪，利用非基础式结构挠度测量，测量结构上的纹理特征，有利于节省工作成本。在利用视频挠度仪的过程中，工作人员需要利用视频挠度仪的相机拍摄和测量目标，获取二维位移信息，结合测距望远镜和仰角测量方式，主要是测量竖向位移，在测量过程中因为被测结构具备三维尺寸，在测量过程中利用单目视频挠度仪，图像目标点的距离是不同的，因此图像各点的放大倍率也是不同的，在实际测量过程中，需要测量图像各个目标点的距离。【3】

工作人员需要利用激光测距仪测量被测目标和相机的距离，测量误差关系到最终挠度测量准确性，当前激光测距仪的精度可以达到0.1m，在室外测量过程中距离主要是数十米，因此可以忽视激光测距仪距离测量误差。工作人员利用倾角传感器可以测量相机光轴和水平面的夹角，在测量图像中心区域目标的过程，主要是测量目标点的竖向位移。

数字图像具有较大的运算量，为了保障运算实时性，提高实时算法的稳定性和精度，需要优化室外测量环境运用效果。在外场测试中如果存在遮挡物，当遮挡物移动之后，也可以持续自动跟踪目标点的挠度，使外长挠度测量的适应性极大的提高。

结束语：

本文论述了视觉的结构挠度无损检测技术，开发了单目视觉挠度测量仪，整体工作成本比较低，操作工作也比较简单，工作人员需要不断完善动态挠度测试系统，提高软硬件结构的可靠性，保障动态挠度测量效果。

参考文献：

[1]李岩，卢宗慧，武名虎，于多加.双立柱堆垛机机械结构的力学计算与仿真分析[J].物流技术与应用，2020，25（04）：124-126.

[2]宋粉丽，于品德，马赟，李华.不中断交通下装配式梁桥的挠度监测与性能评估[J].河南科技，2020（08）：106-109.

[3]唐盛华，楚加庆，方志，张学兵，罗承芳.基于均布荷载挠度曲率的梁结构损伤识别方法[J].力学季刊，2019，40（03）：549-559.