《基於立體視覺的結構大變形全過程非接觸動態測量方法》是依託哈爾濱工業大學，由單寶華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於立體視覺的結構大變形全過程非接觸動態測量方法
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：單寶華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對結構模型或實際結構的大變形非接觸動態測量需求，提出結構大變形立體視覺測量方法。研究立體視覺雙攝像機的光束平差最佳化標定算法，建立4參數立體視覺成像畸變模型，使用最小二乘法求解畸變模型初值，使用光束平差法局部最佳化左右攝像機內外參數，全局最佳化實心圓標定板，進行精度標定對比試驗。研究基於標定點的結構大變形立體視覺測量算法，提出精度可達0.01像素的Canny-MCP組合算法進行圓形標誌點邊緣檢測，採用卡爾曼濾波算法跟蹤標誌點，給出結構三維位移公式。研究基於圖像相關的結構大變形立體視覺測量算法，提出相關係數閾值，採用分段位移法進行大變形時相關圖像匹配，使用有限元形函式計算大變形下應變場。編譯結構大變形立體視覺測量軟體，集成立體視覺測量系統，進行系統精度試驗。完成結構模型及現場結構的大變形動態測量試驗，驗證本方法的可行性及集成系統的可靠性，為土木工程結構大變形全過程測量提供一種非接觸動態測量方法。
結題摘要
針對結構模型或實際結構的大變形非接觸動態測量需求，提出結構大變形立體視覺測量方法。研究基於實心圓靶標的立體視覺系統標定算法，標定方法第一步選用線型針孔模型獲得相機的初始內外參數，第二步考慮畸變模型，分別對左右攝像機內外參數進行LM最佳化，獲得外參數近似解。第三步以實心圓靶標對角線上兩實心圓的距離作為約束條件，對攝像機外參數進行LM最佳化，獲得外參數最優解。編譯基於實心圓靶標的立體視覺系統標定軟體，完成標定精度對比試驗研究。研究基於圓形標識的結構大變形立體視覺測量算法，完成圓形標誌點邊緣檢測，採用卡爾曼濾波算法跟蹤標誌點，給出結構三維位移公式。研究基於圖像相關的結構大變形立體視覺測量算法，引入相關係數閾值來判定相關圖像的匹配失效，進而對參考圖像進行更新。通過初始時刻立體匹配、分塊匹配算法及大變形匹配算法得到試件表面格線所有節點的離散位移值，使用滑動平均方法對離散點位移做平滑處理，進而構造形函式求解位移場，並帶入格林應變張量完成應變場求解。在上述算法基礎上，編譯結構大變形立體視覺測量軟體，集成結構大變形立體視覺測量系統，使用三維電控移動平台完成了系統精度試驗。完成地震波作用下三層框架模型倒塌立體視覺監測試驗及CFRP混凝土試件粘結滑移監測試驗，開發宋家莊高鐵立交橋撓度變形監測系統，並進行現場撓度監測試驗。試驗結果驗證了立體視覺結構大變形測量方法的有效性和可行性，驗證了集成的立體視覺測量系統的可靠性，為土木工程結構大變形全過程測量提供一種非接觸動態測量方法。
