基于数字图像处理技术的简支桥墩-梁偏位试验研究

为了探究量大面广的中小跨径桥梁墩-梁偏位监测困难的问题,提出了一种基于数字图像处理技术的墩-梁偏位计算方法。首先,根据摄像机的内外参数推导了图像像素尺寸与实际物理尺寸的像素尺度因子解析式,通过该解析式建立起图像监测坐标系与实际监测坐标系之间的映射关系。然后,进一步通过摄像头获取偏位前后数字图像,利用数字图像处理技术获取主梁底边特征点偏位前后图像特征点坐标。最后,通过像素尺度因子解析式结合特征角点坐标快速计算出墩梁结合部位的偏位位移量。对上述方法开展了室内模型试验,设计制作了桥梁墩-梁结合部位的模型,通过一个摄像头实现了墩-梁结合部位的图像采集。模拟实际工程中3种墩-梁偏位工况,采集了每种工况的图像,通过该方法得到了每种工况的墩-梁偏位计算值。结果表明:墩-梁偏位测试的平均误差为8.33%,平均误差偏移量为0.652 mm;测试误差与偏位量呈现相关性,偏位量越小误差越大。当偏移量小于5 mm的工况,平均误差为14.06%;偏移量在5~10 mm之间的工况,平均误差为7.75%;当偏位量大于10 mm时,平均误差为3.17%,误差小于5%;该方法具有成本低、维护方便、识别效率高、稳定性好等突出优势,对实际工程中常见的墩梁偏位具有良好的识别效果。