技术摘要：
基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，属于桥梁工程健康监测领域。方法是：步骤一、根据靶标特征采用背景分离提取视频单帧图像中包含靶标的小区域作为感兴趣区域；步骤二、对所提取的感兴趣区域进行角点检测，通过在感兴趣区域内滑动高斯窗口检测灰度变 全部
背景技术：
随着交通基础设施加速成网，桥梁建设行业也得到了迅速发展。但随之而来的桥 梁坍塌事故也时有发生，因此对桥梁振动位移、应变、加速度等相关指标进行直接、快速、精 确的测量是十分重要的。 目前，桥梁中常用的位移测量工具和方法主要包括位全站仪、位移传感器、加速度 传感器、激光干涉法、GPS法等，这些方法施工过程复杂、耗时长、成本高并且对于一些空间 结构复杂的地方难以测量。随着摄影技术的发展，应用图像处理和数字图像相关等方法从 图像中直接提取结构振动位移信息也逐渐受到广泛关注。 目前随着计算机视觉的发展，许多学者尝试将桥梁振动位移与计算机视觉结合， 采用以模板匹配算法为基础的各种方法进行靶标追踪，这些方法需要先确定模板，然后在 全窗口内进行模板匹配，这无疑会消耗大量的计算资源，同时处理较为复杂。因此，如何针 对现有问题提出一种高效、高精度方法进行靶标或靶标特征点的追踪测量成为一个亟待解 决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有的追踪桥梁振动位移靶标算法计算成本过高、操作 复杂缺点，提出一种基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，实现了桥梁 区域靶标快速提取以及靶标特征点的精确快速追踪，为先进的计算机视觉技术在桥梁振动 位移测量上的应用提供一个可行的途径，为桥梁的结构振动位移信息智能化提取提供了解 决方案。 实现上述目的，本发明的技术方案如下： 基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，其特征在于：所述方法 包括如下步骤： 步骤一、根据靶标特征采用背景分离提取视频单帧图像中包含靶标的小区域作为 感兴趣区域； 步骤二、对所提取的感兴趣区域进行角点检测，通过在感兴趣区域内滑动高斯窗 口检测灰度变化确定角点； 步骤三、计算选定高斯窗口内像素的一阶偏导数，并构建灰度协方差矩阵，选择误 差接近椭圆的点作为候选点； 步骤四、对上述候选点进一步采用奇异值分解确定角点，对相邻两帧进行匹配判 断最终确定角点； 步骤五：从步骤二至此步骤往复循环，对视频各帧进行角点匹配与追踪，检测追踪 4 CN 111582270 A 说 明 书 2/3 页 每帧角点，直至视频结束。 本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明能快速、准确的在图像背景中提取 计算机视觉靶标并进行特征点识别追踪，极大的减少了数据处理时间(由于仅检测部分区 域，相较于全部区域时间大大减少)，为后续实时检测提供一种技术手段。识别追踪特征点 采用先粗略后详细策略，对追踪点进行错误点剔除，保证精度，可测量1mm桥梁振动位移，足 以达到工程应用要求，且全程均为自动化处理，显著降低了检测过程中的人工参与度。本发 明提高了桥梁振动位移测量的自动化、智能化、准确性，为桥梁健康监测自动化提供解决途 径。
基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，属于桥梁工程健康监测领域。方法是：步骤一、根据靶标特征采用背景分离提取视频单帧图像中包含靶标的小区域作为感兴趣区域；步骤二、对所提取的感兴趣区域进行角点检测，通过在感兴趣区域内滑动高斯窗口检测灰度变 全部
背景技术：
随着交通基础设施加速成网，桥梁建设行业也得到了迅速发展。但随之而来的桥 梁坍塌事故也时有发生，因此对桥梁振动位移、应变、加速度等相关指标进行直接、快速、精 确的测量是十分重要的。 目前，桥梁中常用的位移测量工具和方法主要包括位全站仪、位移传感器、加速度 传感器、激光干涉法、GPS法等，这些方法施工过程复杂、耗时长、成本高并且对于一些空间 结构复杂的地方难以测量。随着摄影技术的发展，应用图像处理和数字图像相关等方法从 图像中直接提取结构振动位移信息也逐渐受到广泛关注。 目前随着计算机视觉的发展，许多学者尝试将桥梁振动位移与计算机视觉结合， 采用以模板匹配算法为基础的各种方法进行靶标追踪，这些方法需要先确定模板，然后在 全窗口内进行模板匹配，这无疑会消耗大量的计算资源，同时处理较为复杂。因此，如何针 对现有问题提出一种高效、高精度方法进行靶标或靶标特征点的追踪测量成为一个亟待解 决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有的追踪桥梁振动位移靶标算法计算成本过高、操作 复杂缺点，提出一种基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，实现了桥梁 区域靶标快速提取以及靶标特征点的精确快速追踪，为先进的计算机视觉技术在桥梁振动 位移测量上的应用提供一个可行的途径，为桥梁的结构振动位移信息智能化提取提供了解 决方案。 实现上述目的，本发明的技术方案如下： 基于高精度的桥梁区域视觉靶标特征点的识别追踪方法，其特征在于：所述方法 包括如下步骤： 步骤一、根据靶标特征采用背景分离提取视频单帧图像中包含靶标的小区域作为 感兴趣区域； 步骤二、对所提取的感兴趣区域进行角点检测，通过在感兴趣区域内滑动高斯窗 口检测灰度变化确定角点； 步骤三、计算选定高斯窗口内像素的一阶偏导数，并构建灰度协方差矩阵，选择误 差接近椭圆的点作为候选点； 步骤四、对上述候选点进一步采用奇异值分解确定角点，对相邻两帧进行匹配判 断最终确定角点； 步骤五：从步骤二至此步骤往复循环，对视频各帧进行角点匹配与追踪，检测追踪 4 CN 111582270 A 说 明 书 2/3 页 每帧角点，直至视频结束。 本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明能快速、准确的在图像背景中提取 计算机视觉靶标并进行特征点识别追踪，极大的减少了数据处理时间(由于仅检测部分区 域，相较于全部区域时间大大减少)，为后续实时检测提供一种技术手段。识别追踪特征点 采用先粗略后详细策略，对追踪点进行错误点剔除，保证精度，可测量1mm桥梁振动位移，足 以达到工程应用要求，且全程均为自动化处理，显著降低了检测过程中的人工参与度。本发 明提高了桥梁振动位移测量的自动化、智能化、准确性，为桥梁健康监测自动化提供解决途 径。
