影像轮廓线叠差分析获取桥梁全息变形及结构状态演绎方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778094
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0806.工程建造与服役
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Two common methods of bridge safety monitoring at home and abroad are regular manual safety inspection and on-line monitoring of contact sensor. The regular manual safety inspection lacks quantitative scientific basis. The on-line monitoring of contact sensor has many problems, such as high cost, difficult maintenance, short life and large noise. The loading test of large scale steel truss concrete composite beam under different damage conditions is carried out to research high-precision image stitching algorithm of bridge under uncertain photography. The mapping relation between the gray level space of image and the potential space of data field of structural image contour is constructed; The distribution, noise and vague edges characteristics of coupled data fields in the feature space of structural image contour are analyzed to obtain the probabilistic edge from uncertain edge by morphological processing; Based on the differential analysis of the bridge image contour which is successively collected, the method of obtaining the corresponding holographic deformation is proposed; Based on the known bridge holographic deformation, the analytical theory about structural state, damage location and degree is established; According to the uncertain input variables of actual bridge, a multidimensional database of holographic deformation which contains environmental, live load, material properties and other uncertain factors was preliminarily constructed; The structural state deduction method which is based on grey input and the structural identification method of abnormal deformation position and degree which is based on large data are explored. Finally, the purpose of this project is to break through the bridge safety monitoring technology and theory which is economic and effective.
采用经常性人工安全巡检和接触式传感器在线监测是目前国内外桥梁安全监测的两种常用手段,前者缺乏量化的科学依据,后者存在费用高、维护难、噪声大、信息不全等问题。本项目拟通过多种损伤状况下大尺度钢桁-砼组合梁的加载试验,研究不定性摄影下桥梁影像的高精度拼接算法,构建图像灰度值空间至结构影像轮廓线数据场势值空间的映射关系;分析结构影像轮廓线特征空间耦合数据场的分布、噪声及模糊边缘的特性,对不确定性边缘进行形态学处理获得概率边缘,提出依据先后采集桥梁影像轮廓线的叠差分析获得全息变形的方法;建立基于已知桥梁全息变形反演结构状态,识别损伤部位及程度的分析理论;针对实际桥梁作用输入的不定性,初步构建包含环境、活载、材料性能等不定性因素的全息变形多维数据库框架;探索基于灰色作用输入下的结构状态演绎方法和基于大数据视角的结构异常变形部位及程度识别方法。实现较高频次经济有效的桥梁日常安全监测技术和理论的新突破。

结项摘要

基于机器视觉对桥梁结构服役状态进行安全监测,较传统人工安全巡检方法和接触式传感器监测系统具有全息、方便、经济的突出优势,并高度契合未来数字信息的发展趋势。本项目针对高噪声及复杂光照条件下实际桥梁图像的高精度融合算法开展理论研究,建立了与桥梁图像尺度不变特征变换相适应的噪声信号分布模型,根据噪声信号分布模型和尺度空间内极值点特征,提出了桥梁图像的配准和融合算法;研发了针对桥梁结构监/检测的定轴旋转采集图像硬件系统,推导了投影中心偏移引起桥梁图像像点坐标偏差方程,揭示了投影中心偏移对桥梁图像像点坐标和图像拼接精度的作用机理,提出依据先后采集桥梁影像轮廓线的叠差分析获得全息变形的方法;试验论证了开裂损伤会导致结构相应部位位移矢量转角发生突变,提出利用位移矢量转角变化率识别结构的损伤部位,建立了结构边缘裂缝两侧位移转角差与裂缝高度的理论联系;推导了基于曲率模态描述结构损伤部位和程度的数学表达式,建立了基于已知桥梁全息变形反演结构状态,识别损伤部位及程度的分析理论;基于物理、力学及结构的先验知识构建了融合物理模型与数据驱动的桥梁数字孪生模型,概率化地解释了驱动过程,初步实现了数字空间的结构孪生模型的动态更新。针对实际桥梁作用输入的不定性,初步构建了包含环境、活载、材料性能等不定性因素的全息变形多维数据库框架;用计算机视觉获得的结构全场密集点测值,丰富和拓展了常规SHM监测中结构形态测试状态向量,据此推导了计算机视觉架构下在物理空间与模态空间的结构动力学测试方程;提出概率论与信息论框架下的结构信息全息度配置方法。探索了基于灰色作用输入下的结构状态演绎方法和基于大数据视角的结构异常变形部位及程度识别方法。实现了较高频次经济有效的桥梁日常安全监测技术和理论的新突破。共发表论文33篇,其中SCI收录6篇;申报发明专利13项;获得重庆市科技进步一等奖和全国博士后创新创业大赛金奖各一项。

项目成果

期刊论文数量(33)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
Experiment of Structural Geometric Morphology Monitoring for Bridges Using Holographic Visual Sensor
全息视觉传感器桥梁结构几何形态监测实验
  • DOI:
    10.3390/s20041187
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    SENSORS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Shao, Shuai;Zhou, Zhixiang;Yu, Zhongru
  • 通讯作者:
    Yu, Zhongru
箱梁顶板几何形态与结构状态关联的试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    实验室研究与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵帅;周志祥;雷杨崑;苗文龙
  • 通讯作者:
    苗文龙
基于车载三维激光扫描结果的桥面变形分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何松霖;周志祥;楚玺;向小菊;侯旭
  • 通讯作者:
    侯旭
基于变形轮廓线跟踪的结构整体变形监测方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1002-0268.2019.06.007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    公路交通科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜腾蛟;楚玺;唐见;唐亮;周志祥
  • 通讯作者:
    周志祥
Vision-based modal parameter identification for bridges using a novel holographic visual sensor
使用新型全息视觉传感器进行基于视觉的桥梁模态参数识别
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2021.109551
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhou Zhixiang;Shao Shuai;Deng Guojun;Gao Yanmei;Wang Shaorui;Chu Xi
  • 通讯作者:
    Chu Xi

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其他文献

PM_(2.5)暴露对肺AQP1表达的影响研究
  • DOI:
    10.13671/j.hjkxxb.2019.0493
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李文可;牛冰羽;李疆帅;洪启浩;苗晓燕;周志祥
  • 通讯作者:
    周志祥
钢箱-混凝土组合构件约束混凝土本构关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    公路交通科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范亮;周志祥
  • 通讯作者:
    周志祥
基于AEEMD和改进DATA-SSI算法的桥梁结构模态参数自动化识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐健;周志祥;赵丽娜;何杰
  • 通讯作者:
    何杰
多分量多点平稳随机地震响应的快速算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西南交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵灿晖;ZHAO Canhui;周志祥;ZHOU Zhixiang
  • 通讯作者:
    ZHOU Zhixiang
结直肠癌组织中KIAA1522的表达及临床意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    癌变·畸变·突变
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘婷婷;梁建伟;余竟;常晨;郝佳洁;蔡岩;周志祥;王明荣;张彤彤;张钰
  • 通讯作者:
    张钰

其他文献

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周志祥的其他基金

钢箱-砼组合拱结构性能与分析方法研究
  • 批准号:
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    面上项目
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    50578168
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  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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