一种桥梁应力集中监测资源自适应控制方法及系统与流程

本发明涉及桥梁测试，尤其涉及一种桥梁应力集中监测资源自适应控制方法及系统。

背景技术：

1、桥梁应力集中监测是桥梁结构测试中的重要环节，直接影响焊缝、开孔边缘、连接节点等部位的疲劳风险识别。现有技术通常采集构件表面的参考散斑图像帧与连续变形图像帧，通过数字图像相关获得像素位移场，并计算应变场、应力状态及应力集中系数。为适应现场带宽、边缘算力和云端队列受限的情况，部分方案根据应力集中系数生成监测资源优先级图，对重点区域保留较高采样频率和编码保真度，对背景区域进行抽帧、下采样或压缩，再由云端重构监测视野并解算局部应变。

2、然而，在桥梁受力状态变化过程中，应力集中区域可能沿焊缝或连接边缘扩展，使原属于背景区域的位置转变为重点区域。由于该位置的历史图像已被降采样或压缩，而升级后的当前图像恢复为高保真状态，前后图像的散斑尺度、灰度频带和插值特征不一致，数字图像相关容易将资源等级改变形成的纹理差异及拼接边界误认为物理位移，并经空间求导放大为伪应变和伪应力峰值。现有方案又利用该应力结果更新后续资源等级，使伪峰值反向锁定高优先级；或者因相关质量下降而将真实的新生应力集中区域排除，形成资源分配与应力判定相互强化的错误闭环，造成真实风险识别延迟、区域等级反复跳变及有限资源被错误占用。

技术实现思路

1、针对现有技术中桥梁目标构件表面应力集中监测过程中，资源等级改变容易引入伪位移、伪应力集中以及资源分配错误的问题，本发明的目的在于提供一种桥梁应力集中监测资源自适应控制方法及系统，通过同曝光双保真度桥接图像帧、材料点参照链以及桥接一致性校验和物理闭合校验，实现资源切换过程中的位移连续重构与应力集中区域准确识别。

2、其中，资源等级表示由空间采样间隔、灰度量化参数和编码质量参数构成的图像处理参数等级；同曝光双保真度桥接图像帧是指对同一原始曝光分别按资源切换前后的资源等级参数处理后形成并绑定共同曝光记录的两种图像表示；材料点参照链是指按照桥接曝光序号记录同一材料点跨资源等级物理位移增量及参照关系的有序记录；桥接一致性校验是指检查数字图像相关子区及应变求导邻域内材料点是否具有共同桥接曝光序号。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供一种桥梁应力集中监测资源自适应控制方法，包括：

5、建立桥梁目标构件表面物理坐标映射，根据桥梁目标构件实体边界形成桥梁目标构件表面监测分区；

6、利用桥梁目标构件表面监测分区形成同曝光双保真度桥接图像帧，基于同曝光双保真度桥接图像帧建立材料点参照链，生成资源切换监测数据包；

7、根据资源切换监测数据包重构累计物理位移，识别资源切换伪位移区域，随后识别真实结构不连续候选区域；利用材料点参照链执行桥接一致性校验，根据累计物理位移执行物理闭合校验，输出通过两项校验的应力集中系数分布；

8、基于应力集中系数分布更新监测资源优先级图，根据资源切换伪位移区域修正资源处理参数，再根据真实结构不连续候选区域建立高保真监测区域，生成下一监测周期的资源自适应控制参数。

9、优选地，所述桥梁目标构件表面物理坐标映射包括：固定工业相机，采集标定板图像，根据标定板图像中的标定板角点像素坐标和标定板角点实测间距确定定焦镜头畸变参数；根据定焦镜头畸变参数确定工业相机坐标到桥梁目标构件表面物理坐标的单应变换参数；将单应变换参数写入桥梁目标构件表面物理坐标映射，利用桥梁目标构件表面物理坐标映射将原始图像帧中的像素坐标转换为材料点物理坐标，根据材料点物理坐标和桥梁目标构件实体边界形成桥梁目标构件表面监测分区。

10、优选地，所述桥梁目标构件表面监测分区的形成包括：利用桥梁目标构件表面物理坐标映射识别桥梁目标构件实体边界，根据桥梁目标构件实体边界划分材料连续区域；在材料连续区域内计算初始应力集中系数分布，基于初始应力集中系数分布确定应力传递方向；根据初始应力集中系数分布和应力传递方向确定候选资源等级边界，将候选资源等级边界和有效资源等级边界的对称差区域外扩，利用材料连续区域裁切外扩结果，形成资源切换准备区域；将资源切换准备区域写入桥梁目标构件表面监测分区。

11、优选地，所述同曝光双保真度桥接图像帧包括：获取桥梁目标构件表面监测分区的一次原始空间分辨率曝光对应的原始图像帧；按照旧资源等级参数处理原始图像帧，生成旧资源等级图像表示；按照新资源等级参数处理同一原始图像帧，生成新资源等级图像表示；利用桥梁目标构件表面物理坐标映射将旧资源等级图像表示和新资源等级图像表示映射至材料点物理坐标，绑定共同曝光记录，形成同曝光双保真度桥接图像帧；基于同曝光双保真度桥接图像帧建立材料点参照链，根据材料点参照链生成资源切换监测数据包。

12、优选地，所述资源切换监测数据包包括：计算旧资源等级历史图像帧到旧资源等级图像表示的第一物理位移矢量增量，再计算新资源等级图像表示到新资源等级试算当前图像帧的第二物理位移矢量增量；累加第一物理位移矢量增量和第二物理位移矢量增量，得到跨资源等级物理位移增量；跨资源等级物理位移增量通过测量质量检查后，连同桥接曝光序号写入材料点参照链；将材料点参照链与同曝光双保真度桥接图像帧封装为资源切换监测数据包。

13、优选地，所述累计物理位移包括：从资源切换监测数据包读取材料点参照链，根据材料连续区域标识对材料点参照链分组；将参考散斑图像帧的曝光序号设为统一起始曝光序号，按照桥接曝光序号升序遍历分组后的材料点参照链；读取材料点参照链中的跨资源等级物理位移增量，将跨资源等级物理位移增量依次累加至对应材料点物理坐标，形成具有统一起始曝光序号的累计物理位移；根据累计物理位移识别资源切换伪位移区域，随后识别真实结构不连续候选区域。

14、优选地，所述根据累计物理位移识别资源切换伪位移区域，随后识别真实结构不连续候选区域包括：根据累计物理位移在应力集中系数梯度幅值局部最大位置建立闭合材料路径，计算闭合材料路径位移梯度闭合残差；闭合材料路径位移梯度闭合残差超过允许上限时，从资源切换监测数据包读取有效资源等级边界，移动后恢复有效资源等级边界，记录移动前后的异常位置；将随有效资源等级边界移动并在有效资源等级边界恢复后返回原位置的异常确定为资源切换伪位移区域，将保持在同一材料点物理坐标的异常确定为真实结构不连续候选区域。

15、优选地，所述通过两项校验的应力集中系数分布包括：根据累计物理位移计算待校验应力集中系数分布；材料点参照链存在共同桥接曝光序号时，确定桥接一致性校验通过；在所述待校验应力集中系数分布的梯度幅值局部最大位置建立闭合材料路径，计算闭合材料路径位移梯度闭合残差，未超过允许上限时，确定物理闭合校验通过；从所述待校验应力集中系数分布中删除资源切换伪位移区域对应数值，将同时通过桥接一致性校验和物理闭合校验的应力集中系数作为所述双校验合格应力集中系数分布，并单独保留真实结构不连续候选区域。

16、优选地，所述监测资源优先级图和所述资源处理参数包括：按照应力集中系数对所述双校验合格应力集中系数分布中的材料点排序，根据实际可用发送速率配置资源等级，形成所述监测资源优先级图；资源切换伪位移区域连续两次随资源等级边界迁移时，移动面积平均下采样处理核原点，生成修正后的资源处理参数；根据真实结构不连续候选区域建立高保真监测区域；根据监测资源优先级图配置修正后的资源处理参数，在配置结果中写入高保真监测区域，生成下一监测周期的资源自适应控制参数。

17、优选地，所述下一监测周期的资源自适应控制参数包括：将真实结构不连续候选区域外扩数字图像相关子区物理边长，经材料连续区域裁切后形成高保真监测区域；根据监测资源优先级图形成候选资源等级边界，利用修正后的资源处理参数配置候选资源等级边界，将候选资源等级边界写为有效资源等级边界；根据有效资源等级边界形成下一监测周期控制记录，将高保真监测区域写入下一监测周期控制记录，生成下一监测周期的资源自适应控制参数。

18、第二方面，本发明提供一种桥梁应力集中监测资源自适应控制系统，包括：

19、坐标分区模块，用于建立桥梁目标构件表面物理坐标映射，根据桥梁目标构件实体边界形成桥梁目标构件表面监测分区；

20、桥接数据模块，用于利用桥梁目标构件表面监测分区形成同曝光双保真度桥接图像帧，基于同曝光双保真度桥接图像帧建立材料点参照链，生成资源切换监测数据包；

21、位移校验模块，用于根据资源切换监测数据包重构累计物理位移，识别资源切换伪位移区域，随后识别真实结构不连续候选区域；利用材料点参照链执行桥接一致性校验，根据累计物理位移执行物理闭合校验，输出通过两项校验的应力集中系数分布；

22、资源控制模块，用于基于应力集中系数分布更新监测资源优先级图，根据资源切换伪位移区域修正资源处理参数，再根据真实结构不连续候选区域建立高保真监测区域，生成下一监测周期的资源自适应控制参数。