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专利号: 201310485041X
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1. 一种大跨度桥梁车辆动态荷载分布检测方法,其特征在于,该方法包括W下步骤: 步骤一,在大跨度桥梁的每个车道入口处安装动态称重装置获取车辆重量信息,在桥 梁上安装摄像机获取桥面图像,摄像机的视野能够覆盖整个桥面; 步骤二,将摄像机获取的桥面图像进行拼接,获取整个桥面的全景图像: (2.1) 多幅桥面图像拼接时,待拼接的相邻两幅桥面图像中一幅桥面图像记为模板图 像,另一桥面图像记为待匹配图像;使用化rris算子提取模板图像和待匹配图像各自的特 征点,选取图像中最靠近重叠部分边界区域的10个特征点进行匹配,选取W特征点为圆屯、 直径为6个像素点的圆形面积内灰度的一阶矩、二阶矩、Ξ阶矩作为特征点描述向量,通过 计算模板图像的特征点描述向量和待匹配图像的特征点描述向量之间的绝对距离进行特 征点的匹配,绝对距离为:式中:Pa=[曰1曰2曰3]为模板图像中的特征点A的描述向量,PB=[blb2b3]为待匹配图像中 的特征点B的描述向量,ai、bi分别为特征点A、B的i阶矩; 取模板图像特征点A分别与待匹配图像中的特征点计算绝对距离,取绝对距离最小的 点作为特征点A的匹配点; (2.2) 重复(2.1)的过程对模板图像除特征点AW外的其他特征点分别求取在待匹配图 像中的匹配点,然后进行模板图像和待匹配图像拼接,具体拼接公式为:式中:f(x,y)为拼接后的图像,fi(x,y)为模板图像,f2(x,y)为待匹配图像,山取0.5,d2 取 0.5; (2.3) 重复(2.1)和(2.2)的方法对所有的桥面图像进行拼接,获取整个桥面的全景图 像; 步骤Ξ,在获取整个桥面的全景图像后,采用混合差分和边缘检测相结合的方法检测 运动目标: (3.1)混合差分法,取3帖图像,用当前帖分别与前两帖图像两两差分,如下式所示:式中: Gt (i,j)表示第t帖图像(i,j)位置的像素值; GtA(iJ)表示第t-k帖图像(i,j)位置的像素值; (/../)表示第t和第t-k帖(i,j)位置像素值之差; t,k表示图像帖数,i表示像素点横坐标,j表示像素点纵坐标; 采用如下判别函数判断像素点(i,j)是否为运动目标;

式中,为混合差分结果,巧(/,./)为相邻s帖差分,k取2,Τ取5〇; 当Bt(iJ)中像素点值为1时,表示该点为运动目标,值为加寸,表示该点为非运动目标; (3.2) 在混合差分的基础上,采用sobel算子对当前帖和前一帖进行边缘检测,两帖的 边缘图像相减得到运动边缘图像B '( i,j); (3.3) 得到运动目标图像为: B(i,j)=Bt(i,j)+B'(i,j) 式中:B(i,j)为当前帖,Bt(i,j)为混合差图像,为运动边缘图像; 步骤四,通过似真概率确定运动目标是否误检: (4.1) 对检测运动目标后的图像使用连通域标记,获取该运动目标的位置和长宽信息, 计算各个运动目标的长宽比和占空比,其中占空比是指运动目标面积与运动目标外接矩形 面积的比值; (4.2) 分别用扣、Pw、Phw和Pk。康示运动目标的长度、宽度、长宽比和占空比的似真概率, 似真概率的判别函数为:式中:h表示运动目标长度,W表示运动目标宽度,hw表示运动目标长宽比,koc表示运动 目柄占至比; (4.3) 运动目标的总似真概率为?=扣1\?1«?1<。。,当?为1时表示没有发生误检,当?为0时 表示发生误检; (4.4) 重复(4.2)和(4.3)计算各个运动目标的总的似真概率,确定运动目标是否误检; 步骤五,对误检运动目标的分割: 对于误检运动目标,若长宽比小于2,则运动目标为纵向合并,否则运动目标为横向合 并; 若为纵向合并,选择一条垂线从运动目标纵向边界开始个像素点的步长纵向移动, 每移动一步都能够获得两个新的运动目标,计算两个新的运动目标的占空比,当两个新的 运动目标的占空比都达到最大时,则分割完毕,获得两个运动目标; 若为横向合并,选择一条垂线从运动目标横向边界开始个像素点的步长横向移动, 每移动一步都能够获得两个新的运动目标,计算两个新的运动目标的占空比,当两个新的 运动目标的占空比都达到最大时,则分割完毕,获得两个运动目标; 步骤六,多车辆跟踪: 采用目标匹配法进行车辆跟踪定位,当车辆行驶到桥梁车道入口处,经过动态称重装 置时获取车辆重量,并通过摄像机获取的桥面的全景图像获取车辆的横纵坐标及长宽信 息,为每辆车建立一个信息向量zk=[kk,xk,yk,lk,hk],式中: kk表示当前帖中车辆的重量; Xk表示当前帖中车辆的横坐标位置; yk表示当前帖中车辆的纵坐标位置; Ik表示当前帖中车辆的长度; hk表示当前帖中车辆的宽度; 采用如下方法进行车辆跟踪定位: 获取第k帖和k+1帖中车辆目标,根据车辆行驶方向,利用最小距离匹配车辆,定义第k 帖的第i个车辆的质屯、和第k+1帖第j个车辆的质屯、距离函数为:计算第k帖中i车辆和第k+1帖中的车辆之间的距离,所述的第k+1帖中的车辆为i车辆 行驶方向上的车辆,距离最小的车辆则为第i个车辆的匹配车辆,然后更新第k+1帖中i车辆 的信息向量,重复最小距离匹配的过程,对第k帖中的所有车辆在第k+1帖中获得相应的匹 配车辆,然后更新第k+1帖中所有车辆的信息向量,将第k+1帖作为第k帖,重复对第k帖中的 所有车辆在第k+1帖中获得相应的匹配车辆,然后更新第k+1帖中所有车辆的信息向量,将 第k+1帖作为第k帖的过程对车辆的信息向量进行实时更新; 步骤屯,在任意时间点,根据此时桥面上所有车辆的信息向量,得出所有车辆在桥面上 的位置和质量,即可得到此时间点大跨度桥梁车辆动态荷载分布。