基于SURF?PROSAC法的高铁桥梁位移测量技术研究

摘要：

快速、便捷、有效的结构变形监测技术是保障高铁桥梁运营安全的重要手段.目前,桥梁变形监测大多采用接触式传感器,如加速度传感器、应变计以及位移计等设备.这些设备通常需要固定在表面或埋入结构内部,由于施工难度大、系统造价高、后期维护较为繁琐,难以广泛应用于数量大且封闭性高的高铁桥梁.为此,提出一种基于机器视觉的高铁桥梁位移测量技术,将SURF(Speeded Up Robust Features)特征检测方法与FLANN-PROSAC(Fast Library for Approximate Nearest Neighbors-Progressive Sampling Consensus)匹配算法相结合.利用智能手机采集结构变形视频,实现了结构位移的快速测量.在实验室内,通过对汉字标记进行识别,探索了视觉方法在光照变化、雾气条件、物体遮挡等多种工况下的适应性.模型试验结果表明:在光照变化条件下,特征点数量会随着光照强度的降低而减少;而在物体遮挡和雾气条件下,特征点数量则会由于遮挡面积和雾气浓度的改变而出现波动变化.同时,机器视觉方法的测量结果能够较好地与位移计结果相吻合,最大偏差率少于5％.在现场实验中,进一步验证了机器视觉方法在不同表面特征(稳固标记和随机标记)识别中的稳定性,清晰测量出高铁桥梁在运营过程中的结构关键位置的位移变化趋势.此外,基于智能手机的测量系统具有良好的便携性,能够适应跨越道路、河道等多类型测量环境.研究成果可实现结构动态位移的非接触式测量,为高铁桥梁定期管养检测、长期性变形监测提供新的解决思路.

关键词：高铁桥梁、机器视觉、特征检测、位移测量

所属期刊栏目：20

分类号：U238(特种铁路)

资助基金：国家自然科学基金12172120

在线出版日期：2023-10-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：3579-3591