高精度无人机单目移轴视觉桥梁振动位移测量方法OA

无人机为桥梁监测提供了灵活的移动平台,但其自身运动会混入位移测量结果,严重影响测量精度。针对该问题,提出了一种基于无人机单目移轴视觉的高精度测量方法。该方法的核心在于2个方面:一是通过沿桥梁方向线状布设靶标,并利用基于沙姆定律的移轴成像技术,在不扩大视场(从而不损失图像分辨率)的前提下,有效扩展成像景深,确保所有靶标在无人机有限的视场内能够同步清晰成像,为高精度多点同步测量奠定基础;二是构建了一种鲁棒的机载相机运动模型,将相机运动进行分解,并利用2个布设于桥墩或梁体两端(假定位移为0)的参考靶标,通过几何关系逐项求解各运动分量引起的图像坐标变化,最终从包含无人机运动的原始位移数据中准确分离出桥梁结构的真实位移。试验验证表明,该方法在模拟试验中位移测量均方根误差为0.27 mm,平均误差为-0.06 mm;在实际桥梁监测中,多个测点的均方根误差均优于0.5 mm,实现了稳定的亚毫米级测量精度。由此可见,该方法能够有效克服无人机平台自身运动带来的精度瓶颈,实现高精度位移测量,同时具备多点同步监测、操作简便、无需相机标定等优势。该研究为复杂环境下桥梁等大型基础设施的结构健康监测,提供了一种低成本、高精度且极具应用前景的技术解决方案,推动了无人机在精准测量领域的实用化进程。