一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法、系统与流程

本发明涉及摄影测量，具体涉及一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法、系统。

背景技术：

1、施工过程中的桥梁可能由于材料缺陷、施工误差、外部环境影响等因素引起桥梁产生形变，桥梁产生的形变会对后续施工过程产生严重的影响，即使是较小的形变也会对施工过程产生不可忽视的影响，例如延误施工工期、导致桥梁偏离原本的设计标准影响桥梁的美观性和功能性、桥梁寿命和质量出现明显下降等。

2、为了消除变形对桥梁施工的影响，需要对桥梁的变形进行监测，常用的检测方法是利用测量技术实时测量桥梁不同位置的形变量，测量技术包括利用传感器（例如加速度传感器以及陀螺仪等）或者摄影测量技术进行测量，其中摄影测量技术精度相对较低，高精度的传感器虽然能够准确快速的测量出桥梁形变量，但是传感器的投入成本和安装成本比较高，不合理的传感器布局会导致的测量成本高、测量点位不能全面覆盖的情况，甚至是会存在某些位置的测量结果参考意义不大的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法、系统。

2、本发明的一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法、系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法，该方法包括以下步骤：

4、在桥梁上设置若干个测量点位，每个测量点位安装加速度传感器和陀螺仪并采集加速度序列和角速度序列，同时利用摄影测量法对每个测量点位进行形变测量并获得测量结果；所述摄影测量法通过摄像机采集的多帧图像中像素点产生的位移轨迹来描述测量结果；

5、基于加速度序列和角速度序列获得摄像机的测量分辨率，包括：

6、利用加速度序列和角速度序列解算出每个测量点位的桥梁形变轨迹，根据多帧图像中的且在桥梁形变轨迹上的像素点分布，对摄影测量法的测量结果进行矫正，根据矫正之后的测量结果所对应的位移轨迹获得摄像机的测量分辨率，平均每产生一单位的像素点位移量时桥梁形变轨迹的长度记为a，所述测量分辨率与a成负相关；

7、根据所述测量分辨率对加速度序列和角速度序列进行滤波，利用滤波后的加速度序列和角速度序列重新获得摄像机的测量分辨率；

8、利用摄影测量法对没有安装加速度传感器和陀螺仪的位置进行形变测量，根据所述没有安装加速度传感器和陀螺仪的位置进行形变测量的测量结果以及重新获得的测量分辨率确定新的测量点位，并在新的测量点位安装加速度传感器和陀螺仪进行形变测量。

9、优选的，所述根据多帧图像中的且在桥梁形变轨迹上的像素点分布，对摄影测量法的测量结果进行矫正，包括的具体步骤如下：

10、所述桥梁形变轨迹包括测量点位在每个时刻的位置，所述多帧图像包含利用摄影测量法采集到的每个时刻下的图像；

11、获取所述每个时刻的位置在所述每个时刻下的图像中对应的像素点，记为每个所述位置的目标像素点；根据桥梁形变轨迹上所有位置的目标像素点的纹理变化修改摄影测量法的测量参数，利用修改后的测量参数重新利用摄影测量法进行形变测量获得矫正之后的测量结果。

12、优选的，所述根据矫正之后的测量结果所对应的位移轨迹获得摄像机的测量分辨率，平均每产生一单位的像素点位移量时桥梁形变轨迹的长度记为a，所述测量分辨率与a成负相关，包括的具体步骤如下：

13、所述矫正之后的测量结果对应的位移轨迹记为轨迹s1；

14、在轨迹s1中的任意截取一段子轨迹，子轨迹上经过的目标像素点数量与子轨迹的长度的比值记为子轨迹的第一特征，轨迹s1中所有子轨迹的第一特征的均值作为a，所述摄影测量法的测量分辨率与a呈负相关。

15、优选的，所述根据所述测量分辨率对加速度序列和角速度序列进行滤波，包括的具体步骤如下：

16、将序列l等分为若干子序列，每个子序列的长度与所述测量分辨率呈正相关，每个子序列求均值，所有子序列的所述均值构成一个均值序列，利用预设大小的滤波核对均值序列进行高斯滤波，得到滤波后的均值序列；

17、根据滤波后的均值序列获得滤波后的序列l；

18、所述序列l包括加速度序列和角速度序列；滤波后的序列l包括滤波后的加速度序列和角速度序列。

19、优选的，所述根据滤波后的均值序列获得滤波后的序列l，包括的具体步骤如下：

20、利用线性插值算法将滤波后的均值序列进行插值得到序列l1，序列l1与序列l长度相同；对序列l进行高斯滤波得到序列l2；序列l1与序列l2中相同位置的元素分别求平均得到滤波后的序列l。

21、优选的，所述根据所述没有安装加速度传感器和陀螺仪的位置进行形变测量的测量结果以及重新获得的测量分辨率确定新的测量点位，包括的具体步骤如下：

22、将没有安装加速度传感器和陀螺仪的位置记为待测量位置；

23、所述摄像机朝向待测量位置进行摄影测量，得到的测量结果所对应的位移轨迹，记为s2；s2的轨迹长度与摄像机的测量分辨率的乘积记为待测量位置的形变程度；对待测量位置的形变程度进行线性归一化处理，将线性归一化处理后的形变程度大于第一预设阈值的待测量位置作为新的测量点位。

24、优选的，所述测量参数包括：进行摄影测量前每帧图像进行滤波时的滤波核大小。

25、优选的，所述根据桥梁形变轨迹上所有位置的目标像素点的纹理变化修改摄影测量法的测量参数，利用修改后的测量参数重新利用摄影测量法进行形变测量获得矫正之后的测量结果，包括的具体步骤如下：

26、分别使用不同大小滤波核对每帧图像进行高斯滤波，获取每个滤波核下每帧图像的滤波图像；

27、对于每个滤波核下的所有滤波图像，获取桥梁形变轨迹上所有位置的目标像素点分别在所有滤波图像上的灰度值，所述灰度值的方差记为每个滤波核的评估值，将评估值最小的滤波核作为摄影测量法的修改后的测量参数，再次使用摄影测量法进行摄影测量时，使用修改后的测量参数对每帧图像进行高斯滤波，并将获得的测量结果作为矫正之后的测量结果。

28、优选的，所述摄像机的测量分辨率为。

29、本发明另一个实施例提供一种桥梁施工过程中桥梁形变监测系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述一种桥梁施工过程中桥梁形变监测方法的步骤。

30、本发明的技术方案的有益效果是：

31、本发明利用已经设置好的测量点位获取新的其它测量点位，保证传感器的布局合理、节省测量成本的同时对桥梁做出全面的测量。

32、利用加速度序列和角速度序列解算出每个测量点位的桥梁形变轨迹，根据多帧图像中的且在桥梁形变轨迹上的像素点分布，对摄影测量法的测量结果进行矫正，根据矫正之后的测量结果所对应的位移轨迹获得摄像机的测量分辨率；根据所述测量分辨率对加速度序列和角速度序列进行滤波，利用滤波后的加速度序列和角速度序列重新获得摄像机的测量分辨率。该过程同时将传感器测量结果和摄影测量法的测量结果进行结合，并且进行相互矫正，保证了摄像机的测量分辨率的准确性。

33、进一步的根据摄像机的测量分辨率获得新的测量点位，保证在新的测量点位安装的传感器的测量记过具有更大的测量意义的参考价值。

34、综上所述，本发明避免传感器布局不合理所导致的测量成本高、测量不全面以及测量结果参考意义不大的问题。