(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210353110.0 (22)申请日 2022.04.06 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路1号 (72)发明人 孔烜　易金鑫　罗奎　邓露　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 张艺 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01)G06T 7/60(2017.01) (54)发明名称 基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动 识别方法及系统 (57)摘要 本申请公开了一种基于亚像素边缘检测的 结构振动响应自动识别方法及系统， 包括： 从对 待识别刚性结构进行视频采集后得到的待识别 视频帧中确定感兴趣区域， 确定感兴趣区域上的 与待识别刚性结构对应的目标亚像素级边缘点； 基于目标亚像素级边缘点在第一帧与其他待识 别视频帧之间的亚像素级相对位移确定所有目 标亚像素级边缘点在所有待识别视频帧之间的 实际位移时程， 利用层次聚类分析从基于实际位 移时程确定的模态中自动识别真实模态， 以得到 待识别刚性结构的振动响应， 本申请基于刚性结 构的亚像素级边缘点在第一帧与其他待识别视 频帧间的亚像素级相对位移得到实际位移时程， 利用层次聚类 分析提取真实模态， 实现提取的自 动化并提高检测的准确率。 权利要求书2页 说明书14页 附图6页 CN 114445404 A 2022.05.06 CN 114445404 A 1.一种基于亚像素边 缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特 征在于， 包括： 获取对待识别刚性结构进行视频采集后得到的待识别视频帧； 从所述待识别 视频帧中确定出所述待识别刚性结构对应的感兴趣区域， 并确定出位于 所述感兴趣区域上的与所述待识别刚性结构对应的所有目标亚像素级边 缘点； 基于目标亚像素级边缘点在第一帧所述待识别视频帧与其他所述待识别视频帧之间 的位置变化， 计算出所述目标亚像素级边缘点在第一帧所述待识别视频帧与其他所述待识 别视频帧之间的亚像素级相对位移； 基于所述亚像素级相对位移确定出所有所述目标亚像素级边缘点在所有所述待识别 视频帧之 间的实际位移时程， 并基于所述实际位移时程识别出与所述待识别刚性结构对应 的所有模态参数， 然后利用层次聚类分析从所述所有模态参数中自动识别出真实模态参 数， 以得到所述待识别刚性结构的振动响应。 2.根据权利要求1所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特征 在于， 所述获取对待识别刚性结构进行视频采集后得到的待识别视频帧， 包括： 获取预设拍摄设备通过互联网传输的对待识别刚性结构进行视频采集后得到的目标 视频； 对所述目标视频进行分帧处 理， 以得到待识别视频帧。 3.根据权利要求1所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特征 在于， 所述从所述待识别视频帧中确定出 所述待识别刚性结构对应的感兴趣区域， 包括： 利用双三 次插值法对所述待识别视频帧进行图像放大预处理， 以得到预处理后的待识 别视频帧； 从所述预处 理后的待识别视频帧中确定出 所述待识别刚性结构对应的感兴趣区域。 4.根据权利要求1所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特征 在于， 所述确定出位于所述感兴趣区域上的与所述待识别刚性结构对应的所有目标亚像素 级边缘点， 包括： 利用预设算法对所述感兴趣区域进行亚像素级边缘检测， 以提取出位于所述感兴趣区 域上的与所述待识别刚性结构对应的所有目标亚像素级边 缘点。 5.根据权利要求4所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特征 在于， 所述利用预设算法对所述感兴趣区域进行亚像素级边缘检测， 以提取出位于所述感 兴趣区域上的与所述待识别刚性结构对应的所有目标亚像素级边 缘点， 包括： 利用Canny算子对所述感兴趣区域进行像素级边缘检测， 以提取出位于所述感兴趣区 域上的与所述待识别刚性结构对应的所有像素级边 缘点； 利用预设Zernike矩亚像素边缘检测算法并基于所述所有像素级边缘点计算出位于所 述感兴趣区域上的与所述待识别刚性结构对应的所有目标亚像素级边缘点； 所述预设 Zernike矩亚像素边缘检测算法为将Zernike矩亚像素边缘检测算法中的阶跃函数边缘模 型转换为线性 斜坡边缘模型后得到的算法。 6.根据权利要求1所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方法， 其特征 在于， 所述基于所述亚像素级相对位移确定出所有所述目标亚像素级边缘点在所有所述待 识别视频帧之间的实际位移时程， 包括： 确定出所有所述目标亚像素级边缘点在第一帧所述待识别视频帧与其他所述待识别权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114445404 A 2视频帧之 间的亚像素级相对位移， 以得到所有所述目标亚像素级边缘点的亚像素级位移时 程； 利用尺度因子法将所有所述目标亚像素级边缘点的亚像素级位移时程转换为所有所 述目标亚像素级边 缘点的实际位移时程。 7.根据权利要求1至6任一项所述的基于亚像素边缘检测的结构振动响应自动识别方 法， 其特征在于， 所述基于所述实际位移 时程识别出与所述待识别刚性结构对应的所有模 态参数， 包括： 利用协方差驱动的随机子空间识别方法对所述实际位移时程进行处理， 以识别出与 所 述待识别刚性结构对应的所有模态参数。 8.一种基于亚像素边 缘检测的结构振动响应自动识别系统， 其特 征在于， 包括： 待识别视频帧获取模块， 用于获取对待识别刚性结构进行视频采集后得到的待识别 视 频帧； 目标亚像素级边缘点确定模块， 用于从所述待识别视频帧中确定出所述待识别刚性结 构对应的感兴趣区域， 并确定出位于所述感兴趣区域上的与所述待识别刚性结构对应的所 有目标亚像素级边 缘点； 亚像素级相对位移确定模块， 用于基于目标亚像素级边缘点在第 一帧所述待识别视频 帧与其他所述待识别视频帧之 间的位置变化， 计算出所述目标亚像素级边缘点在第一帧所 述待识别视频帧与其 他所述待识别视频帧之间的亚像素级相对位移； 模态参数识别模块， 用于基于所述亚像素级相对位移确定出所有所述目标亚像素级边 缘点在所有所述待识别视频帧之间的实际位移时程， 并基于所述 实际位移时程识别出与所 述待识别刚性结构对应的所有模态参数， 然后利用层次聚类分析从所述所有模态参数中 自 动识别出真实模态参数， 以得到所述待识别刚性结构的振动响应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114445404 A 3