《橋梁動(dòng)態(tài)撓度與索力數(shù)字圖像法檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》

ICS93.040

CCSR10

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/JSCTS×××—2022

橋梁動(dòng)態(tài)撓度與索力數(shù)字圖像法

檢測(cè)技術(shù)規(guī)程

Technicalspecificationfordynamicdisplacementandcable

forceofbridgebasedondigitalimageinspection

（征求意見(jiàn)稿）

2022-××-××發(fā)布2022-××-××實(shí)施

江蘇省綜合交通運(yùn)輸學(xué)會(huì)發(fā)布

T/JSCTS×××—2022

橋梁動(dòng)態(tài)撓度與索力數(shù)字圖像法檢測(cè)技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了橋梁動(dòng)態(tài)位移測(cè)以及纜索承重橋梁索力檢測(cè)的基本規(guī)定、數(shù)字圖像獲取、數(shù)字圖像

預(yù)處理、位移和撓度計(jì)算、索力計(jì)算以及報(bào)告編制。

本文件適用于各種類型橋梁的動(dòng)態(tài)位移測(cè)試以及纜索支撐橋梁的索力或吊桿力的數(shù)字圖像檢測(cè)方

法。

對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)撓度與索力數(shù)字圖像法檢測(cè)時(shí)，除應(yīng)遵照本文件規(guī)定外，尚應(yīng)符合有關(guān)法律、法規(guī)及

國(guó)家、行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

JTG/TJ21-2011公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程

JTG/TH21-2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

T/CECSXXX-XXXX工程結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像法檢測(cè)技術(shù)規(guī)程（征求意見(jiàn)稿）

DB31/T973-2016《基于環(huán)境振動(dòng)激勵(lì)的橋梁拉索索力測(cè)試方法》

3術(shù)語(yǔ)和符號(hào)

3.1術(shù)語(yǔ)

3.1.1

數(shù)字圖像digitalimage

由模擬圖像數(shù)字化得到的、以像素為基本元素的、可以用數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路存儲(chǔ)和處理的圖

像。

3.1.2

成像設(shè)備imagingdevice

由成像元件、鏡頭等部件組成的滿足薄透鏡成像原理的設(shè)備。

3.1.3

分辨率resolution

圖像系統(tǒng)可以測(cè)到的受檢物體上的最小可分辨特征尺寸

3.1.4

感光元件photosensitiveelement

將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)裝置

3.1.5

1

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物理分辨率physicalresolution

指相機(jī)光學(xué)傳感器上包含的感光元器件的個(gè)數(shù)，一般以橫縱的乘積表示。

3.1.6

視場(chǎng)Fieldofview

指觀測(cè)物體的可視范圍，也就是充滿相機(jī)采集芯片的物體部分

3.1.7

失真distortion

又稱畸變，指被攝物平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后邊緣為曲線，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差

稱為畸變，畸變只影響影像的幾何形狀，而不影響像的清晰度。

3.1.8

量測(cè)型鏡頭measuringlens

透鏡組的排列進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的校正的鏡頭，內(nèi)方位元素、焦距等光學(xué)信息已知的鏡頭

3.1.9

非量測(cè)型鏡頭non-metriclens

透鏡組的排列沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的校正的鏡頭，內(nèi)方位元素，焦距等光學(xué)信息未知的鏡頭

3.1.10

焦距focallength

焦距是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，指透鏡的光學(xué)中心到光聚焦點(diǎn)的距離。亦是相機(jī)

中從鏡頭中心到底片或CCD成像平面的距離。

3.1.11

交向攝影convergentphotograph

在攝影基線兩端，兩相機(jī)主光軸在物方相交成某一角度的攝影。

3.1.12

縮放zooming

均勻縮小或放大

3.1.13

相機(jī)檢校cameracalibration

在滿足特定檢定環(huán)境要求的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，對(duì)相機(jī)進(jìn)行檢定

3.1.14

景深Depthofview,即DOF

物體離最佳焦距點(diǎn)較近或較遠(yuǎn)時(shí)，鏡頭保持分辨率的能力

3.1.15

模板匹配法templatematchingmethod

在數(shù)字圖像處理中，采用預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板在目標(biāo)圖像上進(jìn)行滑動(dòng)搜索，以獲取興趣目標(biāo)對(duì)象

的技術(shù)

3.1.16

相似度評(píng)價(jià)函數(shù)similarityfunction

用于評(píng)價(jià)模板圖像與目標(biāo)圖像之間相似程度的度量函數(shù)

3.1.17

數(shù)字圖像相關(guān)DigitalImageCorrelation，DIC

按一定的搜索方法，通過(guò)處理變形前后被測(cè)物表面的數(shù)字圖像直接獲得位移或變形信息的一種數(shù)字圖

像處理技術(shù)

2

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3.2符號(hào)

A0——圖像量測(cè)面積；

A——圖像真實(shí)面積；

D——測(cè)量距離；

d——測(cè)量分辨率；

f——鏡頭焦距；

K——亞像素細(xì)分?jǐn)?shù)，無(wú)量綱。

L0——圖像量測(cè)長(zhǎng)度；

L1——圖像真實(shí)長(zhǎng)度；

L——測(cè)量范圍的對(duì)角線距離；

l——感光元件的對(duì)角線距離；

mA——與面積量測(cè)精度對(duì)應(yīng)的相對(duì)誤差分母；

mL——與長(zhǎng)度量測(cè)精度對(duì)應(yīng)的相對(duì)誤差分母；

mx、my、mz——點(diǎn)位x，y，z方向上的中誤差；

n——物方控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

S——圖像傳感器像元大小；

Δx、Δy、Δz——量測(cè)x，y，z坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)的物方控制點(diǎn)坐標(biāo)差；

ΔαAB——傾斜度；

dA、dB——構(gòu)件傾斜方向上A、B兩點(diǎn)位移量；

lAB——A、B兩點(diǎn)距離

4基本規(guī)定

4.1一般規(guī)定

4.1.1數(shù)字圖像法檢測(cè)技術(shù)可用于以下指標(biāo)檢測(cè)：結(jié)構(gòu)動(dòng)位移與動(dòng)撓度、結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)、拉索（吊

桿）內(nèi)力。

4.1.2以下條件下宜采用數(shù)字圖像法檢測(cè)：

（1）難以使用接觸式方法檢測(cè)或檢測(cè)存在安全隱患時(shí)；

（2）采用人工檢測(cè)效率低下時(shí)；

（3）其他傳統(tǒng)檢測(cè)方式難以定量、全面、客觀描述時(shí)。

4.1.3數(shù)字圖像法檢測(cè)人員應(yīng)掌握數(shù)字圖像獲取與處理的基本方法，具備操作成像設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)。

4.1.4對(duì)于重要基礎(chǔ)設(shè)施和大型橋梁進(jìn)行數(shù)字圖像法長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

4.2檢測(cè)程序和基本要求

4.2.1數(shù)字圖像法檢測(cè)宜按下述流程進(jìn)行：

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4.2.2數(shù)字圖像法檢測(cè)應(yīng)依據(jù)檢測(cè)委托與指標(biāo)精度等要求，按下列規(guī)定制定檢測(cè)流程：

（1）確定數(shù)字圖像分辨率、成像元件參數(shù)、鏡頭參數(shù)與成像范圍，完成成像設(shè)備與攝影方案的選定，

制定檢測(cè)方案；

（2）經(jīng)過(guò)成像操作獲取符合要求的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，完成數(shù)字圖像獲??；

（3）進(jìn)行數(shù)字圖像預(yù)處理、降噪與增強(qiáng)等，確保數(shù)字圖像數(shù)據(jù)滿足質(zhì)量和精度要求，完成數(shù)字圖像

預(yù)處理；

（4）進(jìn)行位移、模態(tài)參數(shù)、索力等指標(biāo)的識(shí)別與提取，完成指標(biāo)計(jì)算。

（5）對(duì)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行精度判斷，如果滿足要求進(jìn)行結(jié)果輸出，如果不滿足要求須補(bǔ)測(cè)或重測(cè)；

（6）根據(jù)具體要求進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果記錄；

（7）完成指標(biāo)的定量計(jì)算與輸出結(jié)果不滿足要求時(shí)，應(yīng)重復(fù)執(zhí)行（1）~（4）步驟。

4.2.3數(shù)字圖像檢測(cè)的結(jié)果精度與輸入輸出格式應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求并參照委托方的要求執(zhí)行。

5數(shù)字圖像獲取

5.1一般規(guī)定

5.1.1數(shù)字圖像獲取應(yīng)綜合考慮成像設(shè)備、成像環(huán)境、拍攝方式、圖像技術(shù)參數(shù)等因素。

5.1.2根據(jù)檢測(cè)對(duì)象特征和檢測(cè)要求，選擇適用的成像設(shè)備，成像設(shè)備應(yīng)滿足5.2節(jié)的要求。

5.1.3成像環(huán)境及拍攝方式應(yīng)滿足5.3節(jié)的要求。

5.1.4所拍攝獲取的圖像數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足5.4節(jié)的要求。

5.2成像設(shè)備技術(shù)要求

5.2.1成像設(shè)備應(yīng)符合下列要求：

（1）感光元件的物理分辨率應(yīng)不小于視場(chǎng)/標(biāo)稱分辨率的1/3；

（2）快門速度和采樣頻率應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)響應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)試的要求；

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（3）測(cè)量應(yīng)用中的標(biāo)稱分辨率在使用亞像素技術(shù)時(shí)不宜高于物理分辨率100倍。

5.2.2鏡頭宜符合下列要求：

（1）宜選用量測(cè)型鏡頭，若采用非量測(cè)型鏡頭，鏡頭應(yīng)滿足失真小、可標(biāo)定、成像清晰等要求。

（2）鏡頭靶面尺寸宜大于感光元件尺寸。

（3）鏡頭的分辨率宜大于相機(jī)感光元件的物理分辨率。

（4）鏡頭焦距的選擇應(yīng)由測(cè)量距離、感光元件的對(duì)角線距離、測(cè)量范圍的對(duì)角線距離確定。

非量測(cè)鏡頭相機(jī)包括工業(yè)相機(jī)和民用相機(jī)，常用的接口包括C接口、CS接口、F接口等）（C接

口和CS接口是工業(yè)相機(jī)最常見(jiàn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口）。

（5）鏡頭焦距的選擇應(yīng)滿足如下公式：

Dl

f

L

式中：L—測(cè)量范圍的對(duì)角線距離（mm）

l—感光元件的對(duì)角線距離（mm）

f—鏡頭焦距（mm）

D—測(cè)量距離（mm

5.3成像環(huán)境與操作技術(shù)要求

5.3.1成像環(huán)境應(yīng)符合下列要求：

（1）拍攝時(shí)應(yīng)選擇光線柔和、亮度均勻的視覺(jué)場(chǎng)景，應(yīng)避免逆光拍攝；

（2）檢測(cè)目標(biāo)環(huán)境照度不高，可設(shè)置附加照明裝置；附加照明光源宜設(shè)置于不同位置，且應(yīng)避免直

射鏡頭；

（3）檢測(cè)目標(biāo)物表面反差適中，可采用向目標(biāo)投影格網(wǎng)、斑點(diǎn)等增強(qiáng)表面反差；

（4）檢測(cè)目標(biāo)環(huán)境的工作溫度、濕度等應(yīng)符合成像設(shè)備工作要求，必要時(shí)可采用防護(hù)罩。

5.3.2拍攝站點(diǎn)應(yīng)滿足以下要求：

（1）以保證精度和獲取最有效的攝影覆蓋為原則，避開(kāi)屏障，并避免出現(xiàn)盲區(qū)；

（2）拍攝站點(diǎn)宜布設(shè)在穩(wěn)固的地面或平臺(tái)上，拍攝站點(diǎn)場(chǎng)地應(yīng)避免振動(dòng)；拍攝站點(diǎn)不固定或使用無(wú)

人機(jī)平臺(tái)時(shí)，應(yīng)保證拍攝相機(jī)穩(wěn)定、防止抖動(dòng)；

（3）相鄰攝站之間的高程，應(yīng)小于攝站間距離的1/5；

（4）定量檢測(cè)時(shí)更應(yīng)該保證相機(jī)成像穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)拍攝時(shí)，可選用穩(wěn)定三角架固定成像設(shè)備。

5.3.3根據(jù)檢測(cè)對(duì)象復(fù)雜度與檢測(cè)要求，拍攝站點(diǎn)宜采用以下方式布設(shè)：

（1）拍攝方式可采用單一視角拍攝或不同視角拍攝；

（2）測(cè)定被檢測(cè)對(duì)象的二維坐標(biāo)變化，或平面型目標(biāo)的二維測(cè)定時(shí)宜采用單一視角拍攝;

（3）測(cè)定被檢測(cè)對(duì)象的三維空間坐標(biāo)，高精度變形量，或復(fù)雜形狀立面信息時(shí)宜采用不同視角拍攝;

（4）復(fù)雜度包括被檢測(cè)對(duì)象的大小、形狀等因素；檢測(cè)要求包括被檢測(cè)對(duì)象精度要求、目標(biāo)環(huán)境條

件要求、成像設(shè)備類型要求以及圖像測(cè)量處理技術(shù)要求等。

5.3.4標(biāo)定控制信息宜符合以下要求：

（1）控制信息可包括已知的三維坐標(biāo)控制點(diǎn)、或已知長(zhǎng)度、角度等絕對(duì)尺寸；

（2）標(biāo)記宜分布在圖像畸變較小的區(qū)域，或均勻分布在檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象周圍；

（3）控制信息是指帶有絕對(duì)尺度量的標(biāo)尺或參照物、或已知坐標(biāo)的控制網(wǎng)等。

5.3.5圖像拍攝應(yīng)符合下列要求：

（1）檢測(cè)對(duì)象宜置于圖像中心位置；

（2）拍攝角度宜保持鏡頭正對(duì)目標(biāo)物的主立面；

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（3）檢測(cè)目標(biāo)的環(huán)境照度不高且圖像清晰度要求較高時(shí)，宜選擇灰度圖模式；

（4）靜態(tài)目標(biāo)拍攝時(shí)宜使用光圈優(yōu)先模式；動(dòng)態(tài)目標(biāo)拍攝時(shí)應(yīng)使用快門優(yōu)先模式。

5.4數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

5.4.1灰度圖像像素位深不應(yīng)小于8bit；彩色圖像像素位深宜為12bi，且不應(yīng)小于8bit，飽和度等級(jí)不

應(yīng)小于10級(jí)；

5.4.2圖像應(yīng)反差適中、色調(diào)一致、紋理清楚、層次豐富，不失真、無(wú)偏色，無(wú)傷痕和污跡；

5.4.3圖像數(shù)據(jù)應(yīng)完整的覆蓋檢測(cè)目標(biāo)和控制標(biāo)靶。正直攝影時(shí)，圖像對(duì)重疊度應(yīng)為60%-80%；交向

攝影時(shí)，圖像對(duì)重疊度不應(yīng)小于80%，交向攝影的偏角應(yīng)小于40°；

5.4.4圖像中控制標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)與被檢測(cè)對(duì)象色調(diào)有明顯的反差；

5.4.5采集數(shù)據(jù)宜采用無(wú)壓縮格式存儲(chǔ)，圖片壓縮存儲(chǔ)時(shí)，壓縮倍率宜小于10倍；視頻數(shù)據(jù)壓縮存貯

時(shí)，壓縮倍率宜小于5倍。

6數(shù)字圖像預(yù)處理

6.1技術(shù)要求

6.1.1應(yīng)依據(jù)檢測(cè)委托與指標(biāo)精度要求選用合適的圖像預(yù)處理技術(shù)，圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)符合第4章中相

關(guān)要求。

6.1.2應(yīng)視具體要求，選擇適宜的數(shù)字圖像預(yù)處理的操作；如果數(shù)字圖像素材質(zhì)量較好且滿足檢測(cè)與

測(cè)量要求，也可不進(jìn)行預(yù)處理。

6.1.3圖像預(yù)處理宜包括圖像格式轉(zhuǎn)換、降噪與增強(qiáng)，必要時(shí)可進(jìn)行裁剪與縮放。

6.1.4圖像文件宜采用無(wú)損轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換為通用格式，轉(zhuǎn)換不得損失幾何信息和輻射信息。

6.1.5圖像降噪與增強(qiáng)處理應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）圖像中存在異于檢測(cè)目標(biāo)的異常像素點(diǎn)或像素點(diǎn)集時(shí)，應(yīng)采用濾波或人機(jī)交互方式進(jìn)行降噪處

理，濾波器窗口尺寸宜選擇3×3像素到15×15像素之間；

（2）圖像增強(qiáng)可選用減影、二值化、細(xì)化等操作增強(qiáng)圖像細(xì)部；

（3）應(yīng)綜合考慮檢測(cè)對(duì)象特征和算法適用性，選擇合適的軟件進(jìn)行圖像降噪與增強(qiáng)；

（4）圖像噪聲類型選擇適宜的降噪濾波器，包括空間域和頻率域?yàn)V波器等。如：椒鹽噪聲可選擇中

值濾波器，高斯噪聲可采用選擇中值濾波器均值濾波器。增強(qiáng)圖像明暗視覺(jué)效果增強(qiáng)，可通過(guò)亮度、

對(duì)比度、曝光度等參數(shù)調(diào)節(jié)；增強(qiáng)色彩視覺(jué)效果，可通過(guò)顏色值、色調(diào)、飽和度、色彩平衡等調(diào)節(jié)。

增強(qiáng)圖像邊緣可以采用形態(tài)學(xué)。

6.2質(zhì)量要求

6.2.1處理后的圖像應(yīng)真實(shí)地反映實(shí)際材質(zhì)的圖案、質(zhì)感、顏色及透明度，細(xì)節(jié)信息應(yīng)完整，不應(yīng)影

響后續(xù)圖像的處理；

6.2.2處理后的圖像像素偏移不應(yīng)大于0.5像素，圖像主點(diǎn)位移不應(yīng)大于0.1像素；

6.2.3圖像裁剪合成時(shí)應(yīng)保證細(xì)節(jié)表現(xiàn)清晰，圖像間無(wú)拼接、鑲嵌、縫隙或錯(cuò)位，重疊區(qū)域應(yīng)無(wú)明顯

色彩差異。

6

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7位移和撓度計(jì)算

7.1一般規(guī)定

7.1.1位移測(cè)量?jī)?nèi)容應(yīng)包括靜、動(dòng)態(tài)二維位移的測(cè)量，測(cè)量方法應(yīng)按照本規(guī)程第6.2節(jié)至8.3節(jié)的規(guī)定

執(zhí)行。

結(jié)構(gòu)的靜載試驗(yàn)是指將靜止的載荷作用于結(jié)構(gòu)上的指定位置，以便能夠測(cè)試出結(jié)構(gòu)的靜位移、靜

應(yīng)變等，從而推斷結(jié)構(gòu)在載荷作用下的工作狀態(tài)和使用能力的試驗(yàn)。動(dòng)載試驗(yàn)是指將動(dòng)力載荷作用于

結(jié)構(gòu)上，來(lái)測(cè)出結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，從而判斷出結(jié)構(gòu)在動(dòng)力載荷下受沖擊和受振動(dòng)影響的試驗(yàn)。動(dòng)載試

驗(yàn)的目的在于測(cè)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，如結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性及固有振型等；測(cè)定結(jié)構(gòu)在動(dòng)力載

荷作用下的強(qiáng)迫振動(dòng)的響應(yīng)，如振幅、動(dòng)應(yīng)力、沖擊系數(shù)及疲勞性能等。本章的靜、動(dòng)態(tài)位移測(cè)量指

的便是分別對(duì)應(yīng)于靜、動(dòng)載試驗(yàn)下的位移或振幅測(cè)量。

7.1.2成像設(shè)備宜采用工業(yè)相機(jī)，且其幀率不應(yīng)低于被測(cè)結(jié)構(gòu)位移頻率的2.56倍，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)避免丟

幀。

成像設(shè)備宜采用工業(yè)相機(jī)，原因在于：1、工業(yè)相機(jī)一般經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)實(shí)、不易損壞，

連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，可在較差的環(huán)境下使用。一般的家用數(shù)碼設(shè)備是做不到這些的；2、通過(guò)家用數(shù)碼設(shè)

備獲得的圖像數(shù)據(jù)一般經(jīng)過(guò)了家用數(shù)碼設(shè)備內(nèi)置的圖像預(yù)處理（比如濾波或平滑等），可能造成原始

圖像一些特征信息的丟失，而這些丟失的特征信息對(duì)于本章位移測(cè)量來(lái)說(shuō)又可能是至關(guān)重要的；3、家

用數(shù)碼相機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率不高，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量的要求；

7.1.3當(dāng)相機(jī)分辨率無(wú)法滿足位移測(cè)量精度要求且測(cè)量范圍、距離及硬件設(shè)備無(wú)法改變時(shí)，宜采用亞

像素?cái)?shù)字圖像處理技術(shù)。

在一定的測(cè)量精度要求下，可采用以下幾種方式提高測(cè)量分辨率：1、采用更大焦距的鏡頭；2、

采用更高分辨率的工業(yè)相機(jī)；3、縮小檢測(cè)距離。采用方式1和2的話，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)更換鏡頭

或工業(yè)相機(jī)不太方便，還可能造成測(cè)量設(shè)備成本直線上升；采用方式3的話，會(huì)相應(yīng)的縮小測(cè)量范圍；

而采用基于亞像素的數(shù)字圖像處理技術(shù)，在硬件設(shè)備和測(cè)量范圍不變的條件下，便可極大提高測(cè)量分

辨率。

拍攝站點(diǎn)選定后，其位移測(cè)量分辨率可按式（7-1）進(jìn)行估算。估算出的位移測(cè)量分辨率應(yīng)滿足測(cè)

量分辨率要求。

psD

d（7-1）

fK

式（7-1）中：

d——測(cè)量分辨率，mm；

f——鏡頭焦距，mm；

ps——感光元件尺寸大小，um；

D——測(cè)量距離，m；

K——亞像素細(xì)分?jǐn)?shù)，無(wú)量綱。

7.1.4相機(jī)光軸宜垂直于位移運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)相機(jī)光軸不垂直于位移運(yùn)動(dòng)方向，應(yīng)實(shí)測(cè)傾斜角度并進(jìn)行

傾斜修正。

7.1.5位移測(cè)量受設(shè)備振動(dòng)影響顯著時(shí)應(yīng)進(jìn)行消振修正。

7.1.6位移測(cè)量的程序宜按圖7-1執(zhí)行。

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圖7-1位移測(cè)量程序框圖

7.1.7測(cè)點(diǎn)選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)材料以及測(cè)量要求等合理選定。

7.1.8拍攝站點(diǎn)選定應(yīng)滿足以下要求：

（1）測(cè)量距離應(yīng)根據(jù)鏡頭焦距、感光元件尺寸及測(cè)量分辨率要求等綜合考慮；

（2）測(cè)量設(shè)備架設(shè)時(shí)，相機(jī)視野應(yīng)能覆蓋所有選定測(cè)點(diǎn)或測(cè)量區(qū)域。

7.2位移計(jì)算

7.2.1位移計(jì)算方法宜采用模板匹配法和特征點(diǎn)跟蹤法。

特征點(diǎn)跟蹤法利用數(shù)字圖像的灰度和梯度等細(xì)節(jié)信息提取出特征點(diǎn)，然后跟蹤特征點(diǎn)的相對(duì)像素

位置信息變化而實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和需要的運(yùn)算速度與準(zhǔn)確度選擇特征點(diǎn)算法，如SURF

算法，ORB算法，BRIEF算法、方向碼匹配算法等。

7.2.2模板匹配法計(jì)算流程宜按圖7-2執(zhí)行。

圖7-2模板匹配法計(jì)算流程圖

7.2.3特征點(diǎn)跟蹤法計(jì)算應(yīng)滿足以下要求：

（1）宜預(yù)先對(duì)圖像進(jìn)行亞像素處理，以獲得更高的精度；

（2）應(yīng)通過(guò)跟蹤前后圖像中相同的特征點(diǎn)的坐標(biāo)并作差以獲得像素位移。

7.2.4實(shí)際位移應(yīng)按下列步驟計(jì)算：

（1）可根據(jù)測(cè)量距離、鏡頭焦距以及感光元件尺寸大小直接計(jì)算標(biāo)定系數(shù)；

（2）當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)某部分長(zhǎng)度已知時(shí)，也可通過(guò)實(shí)際長(zhǎng)度除以像素長(zhǎng)度獲得標(biāo)定系數(shù)；

（3）實(shí)際位移應(yīng)為像素位移乘以標(biāo)定系數(shù)。

標(biāo)定系數(shù)可根據(jù)測(cè)點(diǎn)距相機(jī)距離D、鏡頭焦距f、感光元件尺寸大小ps，按式（7-2）計(jì)算：

psD

（7-2）

f

式（7-2）中：

—標(biāo)定系數(shù)，mm/像素；

f—鏡頭焦距，mm；

ps—感光元件尺寸大小，um；

D—測(cè)量距離，m。

7.3精度要求

7.3.1位移測(cè)量示值誤差應(yīng)符合表7-1規(guī)定；

表7-1靜態(tài)位移測(cè)量示值誤差

測(cè)量距離位移范圍最大誤差

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10m1～50mm±0.01mm

50m1～50mm±0.1mm

300m1～50mm±2mm

7.3.2室內(nèi)靜態(tài)位移測(cè)量偏差系數(shù)應(yīng)滿足10m±5mm距離處不大于0.1%的要求；

7.3.3室內(nèi)單點(diǎn)動(dòng)態(tài)位移測(cè)量示值誤差應(yīng)滿足10m±5mm距離處相對(duì)誤差不大于±5%的要求；

7.3.4室內(nèi)動(dòng)態(tài)位移曲線擬合相關(guān)性系數(shù)應(yīng)滿足10m±5mm距離處不小于0.99的要求；

參照計(jì)量檢定規(guī)程《JJG（交通）XX-XXXX橋梁撓度檢測(cè)儀（討論稿）》中對(duì)計(jì)量性能要求之規(guī)

定，對(duì)本章的靜、動(dòng)態(tài)位移測(cè)量的精度做了上述要求。

7.4標(biāo)定方法

7.4.1視頻位移測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定可采用振動(dòng)臺(tái)標(biāo)定方法：為驗(yàn)證視頻測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，可采

用振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定；

7.4.2在振動(dòng)臺(tái)布置位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，在被測(cè)物體表面布置高靈敏度振動(dòng)傳感器進(jìn)行振動(dòng)測(cè)

量。

8索力計(jì)算

8.1一般規(guī)定

8.1.1本章適用于斜拉橋、拱橋、懸索橋拉索或吊桿內(nèi)力測(cè)量；

8.1.2動(dòng)態(tài)加載中，成像設(shè)備的幀率不應(yīng)低于加載頻率的2.56倍，同時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)傳輸速率，避免丟

幀。

8.2索力計(jì)算

索力計(jì)算方法如下：

拉索索力測(cè)試采用動(dòng)測(cè)法（頻率法）。其基本原理是通過(guò)測(cè)量斜拉索自振頻率，然后根據(jù)弦振動(dòng)

理論進(jìn)行計(jì)算分析確定索力。該方法有快速、方便的特點(diǎn)，適用于運(yùn)營(yíng)中大橋的索力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

動(dòng)測(cè)法采用環(huán)境隨機(jī)激振，測(cè)量拉索的前幾階自振頻率，然后依據(jù)弦振動(dòng)理論分析求解，得到拉

索的內(nèi)力?；驹砣缦拢?/p>

當(dāng)索構(gòu)件兩端的邊界條件可以簡(jiǎn)化為鉸支時(shí)，索力為

T4mf2/n2L2EI2n2/L2

n（1）

其中：

T—索構(gòu)件所受的軸向力

m—索構(gòu)件單位長(zhǎng)度的質(zhì)量

EI—索構(gòu)件的彎曲剛度

fn—索構(gòu)件的第n階振動(dòng)頻率(單位：Hz)

n—振動(dòng)階次

L—索構(gòu)件的長(zhǎng)度

當(dāng)構(gòu)件滿足索類構(gòu)件的定義，即長(zhǎng)細(xì)比足夠大時(shí)，式（1）的第二項(xiàng)可以忽略不計(jì)，式（2）可以

簡(jiǎn)化成：

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T4mf