基于视频相位运动的水工结构微振动非接触监测方法研究
来源：振动与冲击杂志2026年第1期北京时间：
作者：张龑zcy880，李松辉，刘勋楠，张洋铣
单位：中国水利水电科学研究院 流域水循环与水安全全国重点实验室， 北京100038
摘要：结构健康监测是保障水工结构长期运行稳定与安全的有效手段，传统方法依靠点式传感器，难以全面覆盖大型复杂结构，视频非接触监测技术可有效弥补这一不足。针对野外环境及复杂荷载下大尺寸水工结构视频非接触监测的适用性难题，本文提出了一种基于相位运动提取的微振动视频监测方法。该法基于视频相位的光流法，能够高效提取视频中任意像素或像素群的振动时程，克服了高速摄像机拍摄大尺度结构时全画幅图像批处理的耗时问题。以渡槽为例，设计了不同拍摄角度与尺度工况，分析了影响数据精度的因素。引入相位运动放大算法，实现结构动态特性的定性和定量分析。结果表明，该方法提取的数据与传感器数据的相关系数最高可达0.96，能够准确捕捉0~100Hz范围内的主要频率，尤其在0~20Hz频段具有更强的鲁棒性。野外应用中，光照、拍摄尺度和角度对精度有显著影响，相较于低频段（<20Hz），高于20Hz的振动信息对环境干扰更为敏感，合理调整拍摄设置可提高监测精度。对于大尺寸结构，结合视频监测与传感器可提高监测精度，通过拼接多画面振动数据解决全域监测难题。<br>
关键词：结构健康监测；非接触式；自然环境；视频相位光流法；水工结构；微振动放大
