@ 2015.04.29 , 11:30

实时检测大型建筑的震动

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虽然看上去桥梁和高楼大厦这些大型建筑似乎对下雨和刮风这类日常作用力无动于衷,但事实上它们在应对这些作用力时会发生微小震动,只不过幅度太小人眼观察不到罢了。这些震动能被用来评估建筑的损伤或不稳定情况,不过当前的探测方法不切实际且代价高昂。MIT研究员们开发了一项新技术,该技术利用高速摄像和计算机视觉技术来监测这些震动。

当前监测大型建筑稳定性的技术包括安装一些昂贵的加速计或使用激光测振仪来检测。这些方法虽然精确却昂贵又费时,且一次只能检测建筑在某个时间段的状况。

相反,MIT研究员所用的方法只需一个高速摄像机来追踪整栋建筑的震动即可,此方法不需直接接触即可使用。

高速视频其实并不能展现微震,不过利用一项名为“运动放大”(motion magnification)的计算机视觉技术来播放该视频,研究人员能提高特定频率,夸大像素运动。该技术最先于2012年由MIT研究人员开发,它能根据不同阶段和振幅信号对视频图片进行筛选,接着它会将那些具有特定振幅的图片进行重新组合,让微小运动更加可观。

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该团队利用Phantom v10高速摄像机以每秒2万帧的速度捕捉了一截PVC水管和一个悬臂被锤子击打的视频。为了便于比较,该团队同时也利用了加速计和激光测振仪来记录它们的震动。

当直接观看视频的时候,水管和悬臂均静止不动。然而,一旦用计算机视觉软件来观看视频,就会看到水管在圆和椭圆之间变换,而悬臂则在前后摇晃。这一数据与传统手段记录下来的数据相吻合。

有了这一鼓舞人心的结果,该团队相信这一技术也许在监测桥梁和建筑物方面很有用,人们甚至还能用它来测量管线。在使用不那么先进的摄像机时,这一方法仍然奏效,进一步突出了它的优点。

MIT教授Oral Buyukozturk表示,这是一项经济实用的非接触式感应技术。你可以根据测量物体的不同来选择摄像机,也许你可以先用手机上的摄像机来放映,如果你检测到了某些东西,就可以接着用高速摄像机来专注研究。由于检验级别不同,人们并不总是需要用高速摄像机来检测。

该团队打算继续进行研究,并在波士顿检测一些建筑,包括约翰汉考塔和扎金大桥。

本文译自 gizmag,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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