桥梁挠度是评价桥梁安全性能的一项重要参数,是桥梁荷载实验和健康监测的重要指标,有必要对其进行长期监测,评估桥梁的荷载能力,指导桥梁的维护和维修工作。随着国家对大型基础设施安全性能要求的不断提高,传统的人工测量方法已经难以满足需要,因此研究开发高精度、高效率的自动化桥梁挠度实时监测系统迫在眉睫。本项目通过对传统挠变参数检测原理、方法和设备性能特点的分析,研究并设计了一套基于激光基准的图像式桥梁挠变参数检测仪。论文以桥梁的挠变参数高精度自动化检测过程中的原理方案设计,硬件选型与硬件电路设计,图像处理算法及程序设计,上位机软件设计、误差分析及精度校正等关键技术进行研究,设计能够适用于多种现场环境的桥梁挠变参数在线检测系统,并通过室外模拟实验验证其合理性和有效性。本文首先通过理论上研究基础设施构件的挠变机理和数学表达模型,提出了一种基于激光准直和数字图像处理的挠变参数检测模型。其次,针对光学测量原理的光学成像系统,研究能量均匀的平行激光光源产生光学机构和光学成像系统的选型和分析,设计了基于半导体激光自动调平的基准光源产生和标靶成像子系统,以便获取清晰且能量均匀的激光光斑图像。然后,针对图像实时处理关键技术设计了基于达芬奇系列图像处理芯片DM642的实时图像处理硬件、软件和核心实现算法,研究能够实时准确处理标靶图像的处理模型和算法,提出的基于金字塔模型的ROI快速检测方法,能够提高图像处理算法的实时性。最后,对测量系统的精度进行分析,通过构建视觉成像CCD摄像机的畸变校正模型和处理算法,精确定位光斑中心坐标。同时,设计了激光基准桥梁挠度检测系统原理样机和远程监测上位机软件,通过无线串口实现检测系统与电脑终端之间的远程数据传输,实现桥梁挠度的实时在线远程监测功能。利用设计的桥梁挠度检测系统原理样机进行检测试验并结合实际情况进行精度校正。