加速度跟计算机视觉合在一起,能把桥梁位移监测搞得更顺手

加速度跟计算机视觉合在一起,能把桥梁位移监测搞得更顺手。以前搞这个挺难,光靠传统方法要么太贵太麻烦,要么看不准高频信号;用计算机视觉看着容易放那,可精度和看的范围总打架,还经常缺数据、不好标定。针对这些毛病,研究出了一种把加速度跟视觉结合起来的办法,就是要把大家的长处拼在一块,弄出个既准又快、噪声又小的位移监测系统。 这套办法主要有四招:第一招是用视觉去补准静力分量。加速度通过二次积分算出位移时,老是抓不住低频信号,视觉恰好能帮上忙,给整体监测垫个稳当的低频底子。第二招是用加速度把动力分量完善好。计算机视觉采样频率跟不上,抓不住高频响应当口,加速度传感器正好精准捕捉这部分动态位移,让监测覆盖桥梁全频域。 第三招是靠多尺度滤波把位移重新整合。把视觉位移做个低通滤波处理,把光照变化和相机振动带来的高频噪音给滤掉;再把加速度二次积分后的结果做个高通滤波,把低频漂移带来的误差抑制住,最后把两者加起来,就得到了精度很高的融合位移数据。第四招是想了个新招来自动标定视觉位移。利用视觉位移和加速度里同频段的信号,通过最小二乘拟合算出比例因子。这就省了很多力气,不用去量结构尺寸和测点距离了。 跟以前比起来,中交路桥科技这套新招强多了。精度上用了融合处理后,既压了视觉高频的噪音,也把加速度低频的飘移给治好了。实测下来发现,时间域的误差最多能掉50%,监测准头是真的提上来了。频域也宽了不少,能把高阶响应稳稳抓住,补齐了计算机视觉高频的短板。 操作上也变得更简单了。因为自动标定了比例因子,工作人员不用费劲爬到桥上去量尺寸了。就算在乱七八糟的实桥现场也能很快搞定部署。成本也便宜多了。 这整套方法把视觉和加速度的互补性都利用上了,从根本上治好了计算机视觉在桥梁监测里的那几个老毛病。这不仅给结构健康监测找了条新路子,让做起来又精准又省钱又省事,也帮视觉技术在桥梁工程里落地了。 未来中交路桥科技还会接着琢磨:怎么用少量传感器把整个桥面的位移都看清楚;怎么根据桥的特性把视觉系统配好;怎么把环境里的复杂噪音给彻底压下去。把这些问题都搞定了,这项技术就能从实验室里走出来、用到更多工程上去。 桥梁监测是保障交通安全的大防线也是基础建设的重要保障。这次的研究突破不光让监测变得更智能、更精准、更高效了,也给以后建一套聪明的基础设施监测体系铺好了路。