(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221097820 6.6 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 段鑫 地址 638409 四川省广安市胜 县烈面镇白 鹤山村2组23号 (72)发明人 段鑫　楚玺　 (74)专利代理 机构 重庆聚为捷知识产权代理事 务所(普通 合伙) 50297 专利代理师 黄海鸥 (51)Int.Cl. G06V 20/17(2022.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 10/46(2022.01) G06V 10/74(2022.01) G06V 10/766(2022.01)G06V 10/26(2022.01) G06T 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于双向高维向量欧式距离的桥梁全 场变形监测方法 (57)摘要 本发明涉及桥梁建设技术领域， 具体涉及一 种基于双向高维向量欧式距离的桥梁全场变形 监测方法， 具体包括以下步骤： S1、 结构监测数据 库的建立； S2、 拓扑模型的匹配； S3、 位移分布图 的计算， 本发 明中基于图像传感器对 结构进行监 测周期序列影像采集， 通过数字图像进行处理分 析恢复目标结构的拓扑模型， 形成结构监测面的 若干虚拟位移监测点， 利用同名点及空间尺度转 换关系恢复每个监测周期的结构拓扑模型真实 空间尺度关系及虚拟位移监测点匹配 关系， 通过 计算各监测周期虚拟位移监测点的偏移量得到 结构监测区域位移动态分布， 实现对结构的经 济、 便捷、 安全、 可信的变形监测。 权利要求书4页 说明书10页 附图1页 CN 115331125 A 2022.11.11 CN 115331125 A 1.一种基于双向高维向量欧式距离的桥梁全场变形监测方法， 其特征在于， 具体包括 以下步骤： S1、 结构监测数据库的建立； S2、 拓扑模型的配准； S3、 位移分布图的计算。 2.根据权利要求1所述的一种基于双向高维向量欧式距离的桥梁全场变形监测方法， 其特征在于： 所述 步骤S1中具体步骤为： S1.1、 定义结构初始状态， 当结构无外部荷载或荷载影响可忽略不计时， 定义此时结构 状态为项目基准状态， 此时结构 所受工况为基准工况T0， 利用无人机等移动设备， 通过移动 设备上搭载的图像传感器装置， 对桥梁结构进行移动式连续影像拍摄， 建立T0工况下结构 序列图像集 合； S1.2、 相机与结构平面之间飞行间距参数要求： 相机平面像素为α Xβ， f为相机焦距， d为 相机与结构平面的间距， 相机成像传感器尺寸为μXφ， χ为单个像素代表的最高结构尺寸， 即相机与结构的距离应满足以下公式： S1.3、 相机的飞行速度 参数要求： 监(检)测项目中， 相邻两幅图像最低 重叠度定为ε， 相 机快门间隔时间为t， 无 人机等设备沿结构拍摄面移动速度v应满足以下公式： S1.4、 由步骤S1.1、 S1.2以及S1.3可获得项目基准状态， 即T0初始工况下， 结构系列具备 高重叠度数字图像集{ima ge0， image1， ......}； S1.5、 利用相机内参矫正当前工况下所有数字图像， 通过三维影像重构， 恢复T0初始工 况下结构场景拓扑模型M0； S1.6、 分割当前工况 下结构拓扑模型， 剔除监(检)测场景中无关数据； S1 .7、 定义项目测试工况Ti， 根据监(检)测任务要求， 设定结构系列工况{T1， T2， ......}， 标注每个设定工况下结构所处载荷环境， 重复S1.1 ‑S1.6步骤， 分别重建各测 试工况下对应结构拓扑模型{M1， M2， ......}， 形成结构监测数据库。 3.根据权利要求1所述的一种基于双向高维向量欧式距离的桥梁全场变形监测方法， 其特征在于： 所述 步骤S2具体为： S2.1、 同一世界坐标体系下同步项目基准T0与任意测试工况Ti下拓扑模型； S2.2、 设定项目基准T0与测试工况Ti下结构场景中均可保持相对稳定区域部分为项目 配准基准， 标记此区域为T0、 Ti拓扑模型配准基准区域， 以T0模型中基准区域为参照， 分别提 取T0、 Ti拓扑模型中基准区域内三维特征点分布： S2.3、 根据图像与三维实景的透视关系， 分别创建T0、 Ti中基准区域内三维特征点与 投权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115331125 A 2影图像的索引关联如下： S2.4、 根据三维特征点与成像平面投影特征点的透视关系， 计算T0、 Ti基准区域中各三 维特征点在投影图像上的像素坐标， 建立索引关联， 具体如下： S2.5、 分别计算T0， Ti基准区域中各三维特征点在所有关联图像中投影点的SIFT描述向 量， 得各三维特 征点的均值本征SIFT 描述向量计算 为： S2.6、 计算T0与Ti基准区域中三维特征点均值本征SIFT描述向量之间的欧式距离， 如果存 在T0中点A的均值本征描述向 量与Ti中点A'的均值本征描述向量之间距离为A与Ti中所有特征 点的均值本征描述向量的最短距离， 同时为A'与T0中所有特征点的均值本征描述向量的最短 距离， 即判定为 为同名点对， 得到T0与Ti的同名点对集 合 S2.7、 分别计算集合 内项目基准T0、 测试工况Ti的三维特征点在x、 y、 z轴方向上的平均坐标， 得到 工况T0， Ti标记区域的质心坐标 以T0下拓扑模型为参照， 移动Ti工况拓扑模型， 移动的方向为 移动距离为 至PT0、 PTi重合为PT(x0,y0,z0)； S2.8、 检查移动后T0、 Ti拓扑模型方位是否基本一致， 如果不一致， 保持质心坐标PT不变 下， 调整Ti拓扑模型， 有[x'、 y'、 z']T＝R·[x、 y、 z]T， R为旋转矩阵， [x、 y、 z]T为空间点初始 坐标， [x'、 y'、 z']T为调整后空间点 坐标， 直至T0、 Ti拓扑模型 方位基本上保持一 致； S2.9、 优化S2.8步骤方位调整结果， 以T0下拓扑模型为参照， 质心PT为旋转中心， 优化Ti 工况拓扑模 型旋转矩阵R参数， 此时各监(检)测工况T0， Ti中标记区域质心PT到集合M内各同 名点的向量为： 配准点对与质心的权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115331125 A 3