(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 20221040915 0.2 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 湖南康桥智能科技有限公司 地址 410023 湖南省长 沙市岳麓区观沙岭 街道潇湘北路与北津城 路交汇处岳华 新苑项目6 栋10层 (72)发明人 周朗明　万智　胡帅花　陈晓辉　 马珂　 (74)专利代理 机构 长沙麓创时代 专利代理事务 所(普通合伙) 43249 专利代理师 贾庆 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06V 10/75(2022.01) G06V 10/40(2022.01)G06F 16/51(2019.01) G06F 17/16(2006.01) G06T 7/60(2017.01) G06T 7/80(2017.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势视频监 测方法 (57)摘要 本发明公开了一种钢箱梁表观疲劳裂纹发 展趋势视频监测方法， 本发明基于单个具备两轴 云台及高倍光学变焦性能的高精度视频摄像机 对钢箱梁已发现表观疲劳裂纹的区域进行定期 的高精度实时成像， 并基于数字图像处理技术得 到裂纹不同时期的几何尺寸， 构建裂纹动态监测 机制。 本发 明涉及的方法能替代现有的人工巡查 抵近测量的手段， 节省人力成本， 提高裂纹观测 的效率， 提供一种非接触式、 长期、 精准、 高效、 低 成本的钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势监测解决 方案， 为钢箱梁病害科学处置及管养提供实时、 客观、 翔实的证据。 权利要求书5页 说明书12页 附图8页 CN 114998717 A 2022.09.02 CN 114998717 A 1.一种钢箱梁表 观疲劳裂纹发展趋势视频监测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一、 根据疲劳裂纹监测区域幅面， 疲劳裂纹监测精度要求， 摄像机安装位置， 摄像 机内参数， 规划摄 像机的初次采集路线以及每次采集图像时的采集路线更新方式； 步骤二、 在钢箱梁表面布置分散若干人工合作编码标志， 确定全局空间坐标系， 执行步 骤一中的采集路线对人工合作标志进 行多站成像， 获取摄像机在采集路线不同点位处的外 参数； 步骤三、 根据步骤一中规划的采集路线进行图像自动采集， 并对采集得到的图像序列 进行无损图像拼接； 步骤四、 利用基于图像处理 的裂纹提取技术提取单张图像上的钢箱梁表观疲劳裂纹 的 几何尺寸； 步骤五、 基于步骤二中标定的点位外参数将以像素为单位的几何尺寸转换为实际空间 中的物理几何尺寸， 将并对物理几何尺寸赋予时间维度； 步骤六、 对多张图像上的疲劳裂纹提取结果进行遍历， 逐张进行单张图像与拼接大图 的匹配， 并将单张图像上提取的疲劳裂纹 投影至拼接大图上； 步骤七、 在拼接大图上对疲劳裂纹进行合并和融合， 删除冗余及重叠裂纹， 获取精确的 裂纹尺寸及空间走向； 步骤八、 通过定期重复步骤三 ‑步骤七实现钢箱梁表 观裂纹病害发展趋势的长期监测。 2.如权利要求1所述的一种钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势视频监测方法， 其特征在于， 所述步骤一包括如下步骤： 1.1)根据疲劳裂纹监测区域幅面， 疲劳裂纹监测精度要求， 摄像机安装位置， 摄像机内 参数， 划分子采集区域： 云台摄像机的图像分辨率和靶面尺寸为已知量， 云台摄像机镜头为高倍光学变焦镜 头； 确定摄像机安装位置， 测量摄像机离监测区域幅面的距离WD， 首先通过疲劳裂纹的精度 设置相机的焦距f； 根据疲劳裂纹监测精度要 求 λ和云台摄像机 水平方向图像分辨率Ph， 垂直方向图像分辨 率高Pv， 求解水平方向视野范围FOVh和垂直方向视野范围FOVv。 根据水平方向视野范围FOVh和垂直方向视野范围FOVv求解相机的焦距f； 其中， Th为云台摄像机靶面尺寸 的宽， Tv为云台摄像机靶面尺寸 的高。 为了保证疲劳裂 纹检测精度， 取fh,fv中最大值； 如果fh≥fv， 则取f＝fh， 否则， 取f＝fv； 为了便于后续图像拼接， 设置云台相机进行扫描采集中有重叠区域， 设水平扫描的相 邻图像之间重叠区域为1/3FOVh， 垂直扫描的相邻图像之间重叠区域为1/3FOVv； 以疲劳裂纹 监测区域幅面L ×W左上角为扫描起点， 为了保证幅面扫描的完整性， 扫描的相 机视场大于权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114998717 A 2幅面L×W， 左右两边扩充1/6FOVh， 上下两边扩充1/6FOVv， 左右方向以2/3FOVh步长进行扫 描， 上下方向以2/3FOVv步长进行扫描， 则疲劳裂纹监测区域幅面划分子采集区域的关系表 达为： 子采集区域列数： 子采集区域行 数： 其中， L为疲劳裂纹监测区域幅面的长度， W为疲劳裂纹监测区域幅面的宽度； 其中， 当 子采集区域列数、 行 数计算结果 为小数时， M、 N进一 位取整数； 通过上述方法将疲劳裂纹监测区域幅面划分成N* M个子采集区域， 即N* M个采集点位； 1.2)规划摄 像机初次采集路线； 以疲劳裂纹监测区域幅面左上角子采集区域为云台摄像机起始采集点位， 水平方向 以 2/3FOVh步长进行采集， 垂直 方向以2/3F OVv步长进行采集； 云台摄像机采用 “之字形”采集路 线对N*M个采集点位进行图像序列采集， 获得N*M个图像数据， 在采集过程中记录云台摄像 机每个采集点位相对于起始采集 点位的转动角 α 和俯仰角 β 。 3.如权利要求2所述的一种钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势视频监测方法， 其特征在于， 疲劳裂纹监测区域整个幅面划分成N*M个子采集区域， 将N*M个子采集区域按顺序命名为 A1,1,A1,2...A1,M； A2,1,A2,2...A2,M...AN,1,AN,2...AN,M； 其中， Ai,j表示位于第i行， 第j列的子采 集区域， 1≤i≤N， 1≤j≤ M。 4.如权利要求2所述的一种钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势视频监测方法， 其特征在于， 每次采集图像时的采集路线更新方式具体包括如下步骤； 1.2.1)得到疲劳裂纹监测区域整个幅面的图像序列； 1.2.2)对采集的疲劳裂纹监测区域整个幅面的图像序列进行图像拼接， 通过裂纹检测 定位裂纹所在的子采集区域； 1.2.3)更新子采集区域并重新规划采集路线； 将裂纹所在的子采集区域以及与裂纹所 在子采集区域邻近的所有子采集区域作为下一次云台摄像机需采集的子采集区域， 重新规 划更新后的子采集区域的采集路线； 1.2.4)对步骤1.2.3)中更新子采集区域后采集的图像序列进行裂纹发展趋势计算， 判 断是否需要更新云台摄像机的子采集区域和采集路线， 若需要拍摄的子采集区域和采集路 线发生了变化则进行 更新， 否则不进行 更新。 5.如权利要求4所述的一种钢箱梁表观疲劳裂纹发展趋势视频监测方法， 其特征在于， 所述步骤1.2.1)规划摄像机采集路线进行疲劳裂纹监测区域整个幅面的图像序列采集包 括如下步骤： 1.2.1.1)云台摄像机从疲劳裂纹监测区域幅面左上角的采集点位开始采集， 设行号i ＝1； 1.2.1.2)云台转动角旋转从左到右水平移动进行图像采集， 移动到i行最右端的采集权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114998717 A 3