(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 202211163107.9 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 中国公路工程咨询集团有限公司 地址 100007 北京市东城区青龙胡同甲1 号、 3号2幢2层 申请人 湖南大学 (72)发明人 邓佳宇　崔玉萍　邓露　侯芸　 孔煊　何维　 (74)专利代理 机构 保定运维知识产权代理事务 所(普通合伙) 1313 3 专利代理师 李显锋 (51)Int.Cl. G06T 7/292(2017.01) G06T 7/277(2017.01) G06T 7/246(2017.01)G06T 7/73(2017.01) G06T 3/40(2006.01) G06T 3/00(2006.01) G06T 7/33(2017.01) G06V 20/54(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G01D 21/02(2006.01) G08G 1/017(2006.01) (54)发明名称 一种宽桥车辆荷载识别方法、 识别系统、 设 备及存储介质 (57)摘要 本发明属于公路桥梁安全监测图像数据识 别技术领域， 公开了一种宽桥车辆荷载识别方 法、 识别系统、 设备及存储介质。 所述方法包括： 利用横桥多摄像及桥梁动称重系统采集宽桥面 各车道交通车流的实时视频帧图像， 并基于多摄 像头位置关系进行实时图像融合； 通过设置于桥 梁每根主梁梁底的应变传感器采集交通车流过 桥时的桥梁应变 响应； 根据交通车流过桥的实时 图像融合后的实时视频图像识别车辆在宽桥面 上的实时空间位置、 轴数和轴距； 并根据车辆的 实时空间位置查询获取相应位置的影 响面数据； 根据采集到的桥梁应变响应影响面数据计算出 多车的轴重和总重。 本发明减少由于不正确的车 辆位置或影响线校准而引起的轴重识别错 误。 权利要求书7页 说明书22页 附图4页 CN 115439514 A 2022.12.06 CN 115439514 A 1.一种基于横桥向多摄像头的宽桥车辆荷载识别方法， 其特征在于， 该方法利用安装 的横桥多摄像及桥梁动称重系统(1)采集宽桥面各车道交通车流的实时视频帧图像， 并基 于多摄像头位置关系进行实时图像融合； 通过设置于桥梁每根主梁梁底的应变传感器(2)采集交通车流过桥时的桥梁应变响 应， 或者通过设置于桥梁每根主梁梁底的位移计(3)或者通过安装在桥梁下部的高分辨率 工业相机采集交通车流过桥时的桥梁挠度响应； 根据交通车流过桥的实时图像融合后的实时视频帧图像识别车辆在宽桥面上的实时 空间位置、 轴数和轴距， 以及车辆的实时空间位置查询获取相应位置的影响面数据； 根据采集到的桥梁应变响应或桥梁挠度响应， 以及相应位置的影响面数据计算出多车 的轴重和总重 。 2.根据权利要求1所述的基于横桥向多摄像头的宽桥车辆荷载识别方法， 其特征在于， 该方法具体包括以下步骤： S1， 横桥向多摄 像头系统的建立与布置； S2， 横桥向车辆 定位摄像装置桥 面全景拼接； S3， 横桥向车辆 定位摄像装置实时车轴定位； S4， 建立宽桥动态称重系统； S5， 进行宽桥影响面标定； S6， 宽桥车辆荷载识别， 并计算轴重、 总重 。 3.根据权利要求2所述的基于横桥向多摄像头的宽桥车辆荷载识别方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 横桥向多摄像头系统的建立与布置， 具体包括： 车辆定位摄像装置安装和车轴 探测摄像装置安装； 车辆定位摄像装置安装： 在宽桥上下桥两端上方搭设交通横梁用于架设车辆定位摄像 装置， 根据宽桥车道数L， 相 邻摄像头(4)视角重叠区大小确定摄像头(4)的个数n； 根据需要 监测的纵桥 向范围确 定摄像头(4)安装俯视角以及摄像头(4)安装高度， 摄像头(4)光轴中 心线在同一平面上； 车轴探测摄像装置安装： 在宽桥两侧各自安装摄像头(4)基于立体视觉技术识别车辆 车轴信息 。 4.根据权利要求2所述的基于横桥向多摄像头的宽桥车辆荷载识别方法， 其特征在于， 在步骤S2中， 横桥向车辆 定位摄像装置桥 面全景拼接， 具体包括以下步骤： Step1： 建立单摄 像头(4)场景定位模型 采集桥面车辆目标视频帧图像， 识别图像中目标所在区域， 通过深度学习目标检测算 法获得车辆目标对象的质心像素坐标， 根据相机内部参数和透视投影几何关系获得观测点 在相机坐标系下的深度信息， 再根据刚体变换计算观测点在桥面世界坐标系下的三 维坐标 信息； Step2： 单摄 像头(4)场景相机参数 标定 (1)内部参数标定： 相机内部参数， 该参数包括相机的x轴和y轴焦距、 图像的成像中心 的偏移量， 采用matlab相机标定 工具箱来进行摄 像头(4)的内参标定， 表达式为：权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 115439514 A 2K为相机的内参矩阵， 其中fx为图像x方向的归一化焦距， fy为图像y方向归一化焦距， cx,cy为图像坐标系原点在像素坐标系中的坐标位置； (2)外部参数标定： 外参矩阵描述相机坐标系与世界坐标系之间的转换关系， 两个坐标 系之间的转换包括绕三个轴的旋转、 沿着三个轴的平 移； 绕X轴旋转θ 的旋转矩阵为： 绕Y轴旋转θ 的旋转矩阵为： 绕Z轴旋转θ 的旋转矩阵为： 总的旋转矩阵为R＝RZRYRX， 总的平移矩阵为R＝[TXTYTZ]T； (3)摄像头(4)布置参数标定： 根据摄像头(4)的布置方式， 采用标定板标定方式或者直 接量测的方式获取摄 像头(4)距离桥 面高度和摄 像头(4)的俯仰角； Step3： 坐标系转换 (1)相机坐标系和图像坐标系下物体坐标转换公式如下： 式中， u和v是图像坐标系中点的x轴和y轴像素坐标， 其原点是图像的左上角顶点， x轴 朝右、 y轴朝下是正方向， ZC是在相机坐标系下的z轴坐标， fx和fy分别是x轴和y轴像素焦距， 单位为pixel； Cx和Cy是图像的中心点ol的像素坐 标， 也就是以图像左上角顶点作为原点， 相 机坐标系的光心在图像上成像的点； (2)相机坐标系和世界坐标系下物体坐标 可按照下式转换： Step4： 构建横桥向桥 面统一世界坐标系 (1)通过实现横桥向各个摄像头(4)单场景下的相机标定， 获得单个摄像头(4)图像坐 标与世界坐标系之 间的坐标转换矩阵， 定义桥面统一世界坐标系为第一个子世界坐标系所 在的空间位置； (2)通过标定板对相邻两摄像头(4)之间重叠区域进行标定获取相邻两摄像头(4)局部权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 115439514 A 3