基于视频运动放大的桥梁振动智能感知关键技术研究

需求的背景和应用场景

在交通运输领域，桥梁作为关键的基础设施，其结构安全直接关系到交通的顺畅与公众的安全。然而，桥梁在长期运营过程中，会受到环境、气候、交通荷载等多种因素的影响，产生微小但可能预示结构损伤的振动。传统桥梁振动监测方法往往依赖于昂贵的传感器设备和复杂的安装过程，且难以实现全场测量。特别是，对于微小振动的捕捉，现有计算机视觉技术面临诸多挑战，如噪声干扰、振动信号微弱等，通常需要安装人工靶标以增强测量效果，这不仅增加了实施难度，也限制了监测的灵活性和广泛性。因此，针对这一痛点问题，本项目提出基于视频运动放大的桥梁振动智能感知关键技术研究，旨在通过先进的计算机视觉技术，实现无需额外人工靶标的桥梁微小振动监测，为桥梁结构的安全评估提供一种新的、高效的技术手段。

要解决的关键技术问题

本项目将围绕以下三个核心关键技术问题展开深入研究：

1. 桥梁结构微小振动视频的降噪与运动放大处理：针对桥梁振动视频中的噪声干扰问题，研究高效的视频降噪算法，提高信噪比；同时，开发运动放大技术，将微小振动信号显著放大，以便于后续分析。
2. 桥梁结构连续密集边缘特征点的跟踪：为了获取桥梁结构的全场位移信息，需研究一种能够准确跟踪桥梁表面连续密集边缘特征点的方法，确保在复杂光照和动态背景下也能稳定提取特征并追踪其运动轨迹。
3. 高分辨率全场振型识别：基于上述处理后的振动视频和位移数据，研究高分辨率的全场振型识别算法，实现桥梁结构振动的精确建模和振型分析，为结构健康监测提供关键数据支持。

效果要求

本项目预期达到的效果包括：

• 技术创新性：研发出一套无需额外人工靶标、基于视频运动放大的桥梁振动智能感知技术，填补该领域的技术空白。
• 抗干扰能力强：所提技术应能有效抵抗自然环境中的光照变化、风动干扰等外部因素，确保监测数据的准确性和稳定性。
• 全场测量能力：实现桥梁结构的高分辨率全场振型识别，提供更为全面和细致的结构健康信息。
• 快速准确评估：通过该技术，能够迅速对桥梁结构的工作状况和安全性做出评估，为及时发现潜在风险、指导维护决策提供科学依据。
• 竞争优势：相较于传统监测方法，本技术具有成本低、实施便捷、监测范围广等优势，有望成为桥梁结构健康监测领域的新标准。