基于相位光流法的结构振动微小位移测量

摘要

随着数码相机的成本降低和普及,基于计算机视觉的非接触式结构健康监测技术越来越受到重视.传统的接触式测量仪器可能导致轻质结构上的质量负荷,并且在大型土木结构上安装和维护成本高且耗时,特别是对于长期应用.作为一种替代的非接触方法,使用数码相机的计算机视觉方法成本相对较低、灵活.针对传统光流方法在微小位移测量精度和稳定性不足的问题,本文提出了一种改进的基于相位的光流法来计算结构的振动位移.在这种方法中,通过引入基于相位的视频运动放大方法中构造的部分复数可操纵滤波器,与视频序列图像的卷积得到结构的局部空间相位信息.接着通过基于相位的光流法计算结构振动的像素位移.最后通过降噪处理和比例因子法将像素位移转换为真实位移.实验室简支梁振动实验结果证明,本文的方法相比于其他光流方法在微小位移计算上具有更高的精确度和稳定性.