本发明属于桥梁监测，尤其涉及一种索力监测方法、设备、存储介质及产品。
背景技术：
1、拉索作为斜拉桥的主要受力构件，为主梁提供多点弹性支承，与索塔和辅助墩等构件共同组成超静定结构体系，斜拉索的振动特性在一定程度上反映并影响斜拉桥结构体系的性能。斜拉桥拉索在长期环境腐蚀与车辆循环荷载作用下面临着拉索索力退化的现象，振动频率作为拉索索力评估的关键指标，如何准确高效地获取拉索在自然条件或车辆激励下的振动特性对斜拉桥的结构健康状态及使用性能评估具有重要意义与实际工程价值。
2、传统的结构振动特征参数(例如固有频率、模态振型等)提取方法通常依赖于在结构表面布设接触式传感器，例如加速度传感器、位移传感器等，采集环境或人工激励作用下结构的动力响应，然后对所测得的加速度或位移时程曲线进行频域转换处理，得到其各阶振动频率。
3、随着图像采集设备和视频图像处理技术的不断发展，基于计算机视觉的振动识别方法作为一种新兴的非接触式测量技术受到国内外研究人员的广泛关注。相较于传统测量方法，具有非接触、高效便捷、适用性高和实时性强等诸多优势，能够快速获取结构动位移、自振频率、模态振型等参数，为桥梁位移监测与模态识别提供了新的解决方案。
4、目前，拉索索力非接触式测量方法包括微波雷达监测法、多普勒激光测振法、模板匹配算法、光流估计法、数字图像相关(digital image correlation,dic)技术等。微波雷达与激光多普勒测振仪，可实现多点同步振动测量，在斜拉桥拉索振动测试中也得到了一定的应用，但对大型结构测量时需要布置多台设备共同工作；在实际测量前，也需要人工设置靶标等特征区域，在严格意义上并未实现全过程非接触式测量，此外，其高昂的设备价格导致检测成本上升，经济性与适用性需进一步考量。模板匹配算法计算结果的准确性取决于图像的拍摄质量，易受光照条件、复杂背景、目标物遮挡的影响，且得到的位移响应是像素级的，达不到实际工程中要求的精度。dic技术可实现近距离无靶标的位移测量，但在缺乏明显纹理或结构特征的物体上，需要在其表面制作散斑，与工程中的美观性设计相矛盾，此外dic技术易受环境因素的影响，一般适用于环境稳定和表面特征明显的近距离测量，难以实现长期稳定的位移监测和测量，工程应用上难具普适性。光流估计法需要计算图像中每个像素点的位移，计算量巨大，其计算精度受到拍摄场景中运动的复杂性、遮挡、图像噪声等因素的影响，适用于背景和光照条件变化较小的场景，无法很好的满足实际工程中实时监测的需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种索力监测方法、设备、存储介质及产品，以解决传统拉索索力检测方法实时性和精确度不足的问题。
2、本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种索力监测方法，所述监测方法包括：
3、获取拉索roi；
4、定义大小相同且单位为像素的第一矩形窗和第二矩形窗，利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧进行垂直方向的搜索，得到左候选点；利用第二矩形窗在所述拉索roi的右侧进行垂直方向的搜索，得到右候选点；
5、根据所述左候选点与所述右候选点确定候选直线；
6、定义单位为像素的第三矩形窗，利用第三矩形窗对每条候选直线进行搜索，得到候选中心线；
7、根据拉索直径的像素值大小在所述候选中心线的左侧和右侧分别确定搜索范围；
8、定义大小相同且单位为亚像素的第四矩形窗和第五矩形窗，利用第四矩形窗在所述候选中心线左侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，得到左侧端点；利用第五矩形窗在所述候选中心线右侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，得到右侧端点；
9、根据所述左侧端点和右侧端点确定拉索中心线；
10、以所述拉索中心线上的任意一点作为跟踪点，利用连续帧的拉索roi对所述跟踪点进行跟踪，得到拉索的振动位移时程曲线；
11、根据所述拉索的振动位移时程曲线计算拉索索力。
12、进一步地，利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧进行垂直方向的搜索，或利用第二矩形窗在所述拉索roi的右侧进行垂直方向的搜索，包括：
13、步骤a1：当第一矩形窗或第二矩形窗位于拉索roi的对应侧时，计算所述第一矩形窗或第二矩形窗内的灰度图像强度值；
14、步骤a2：判断所述第一矩形窗或第二矩形窗内的灰度图像强度值是否小于第一强度阈值，若否，则当未完成拉索roi的对应侧搜索时，第一矩形窗或第二矩形窗沿垂直方向移动一个像素点，并转入步骤a1；
15、若是，则以第一矩形窗或第二矩形窗内的最边缘像素中心点作为左备选点或右备选点，将所述左备选点或右备选点存入当前左子块点集或当前右子块点集，转入步骤a3；
16、步骤a3：当未完成拉索roi的对应侧搜索时，第一矩形窗或第二矩形窗沿垂直方向移动一个像素点；
17、步骤a4：计算所述第一矩形窗或第二矩形窗内的灰度图像强度值；
18、步骤a5：判断所述第一矩形窗或第二矩形窗内的灰度图像强度值是否小于第一强度阈值，若否，则以当前左子块点集的中心点作为左候选点或以当前右子块点集的中心点作为右候选点，转入步骤a6；
19、若是，则以第一矩形窗或第二矩形窗内的最边缘像素中心点作为左备选点或右备选点，将所述左备选点或右备选点存入当前左子块点集或当前右子块点集，转入步骤a3；
20、步骤a6：当未完成拉索roi的对应侧搜索时，第一矩形窗或第二矩形窗沿垂直方向移动一个像素点，并转入步骤a1。
21、进一步地，当利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧未搜索到左候选点时，将所述第一矩形窗向右移动，然后继续利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧进行垂直方向的搜索，直到搜索到左候选点；
22、当利用第二矩形窗在所述拉索roi的右侧未搜索到右候选点时，将所述第二矩形窗向左移动，然后继续利用第二矩形窗在所述拉索roi的右侧进行垂直方向的搜索，直到搜索到右候选点。
23、进一步地，利用第三矩形窗对每条候选直线进行搜索，包括：
24、当第三矩形窗位于所述候选直线上时，计算所述第三矩形窗内的灰度图像强度值；
25、判断第三矩形窗是否完成对所述候选直线的搜索，若否，则第三矩形窗沿所述候选直线移动一个像素点，重复计算第三矩形窗内的灰度图像强度值的步骤；
26、若是，从所有第三矩形窗内的灰度图像强度值中选出最大强度值，并判断所述最大强度值是否小于第二强度阈值；
27、若所述最大强度值小于第二强度阈值，则所述候选直线为候选中心线；若所述最大强度值大于或等于第二强度阈值，则所述候选直线不为候选中心线，舍弃所述候选直线。
28、进一步地，利用第四矩形窗在所述候选中心线左侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，或利用第五矩形窗在所述候选中心线右侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，包括：
29、步骤b1：当第四矩形窗或第五矩形窗位于候选中心线对应侧的搜索范围时，计算所述第四矩形窗或第五矩形窗内的灰度图像强度值；
30、步骤b2：判断所述第四矩形窗或第五矩形窗内的灰度图像强度值是否小于第三强度阈值，若否，则当未完成候选中心线对应侧的搜索时，第四矩形窗或第五矩形窗沿垂直方向移动一个亚像素点，并转入步骤b1；当完成候选中心线对应侧的搜索时，转入步骤b4；
31、若是，则以第四矩形窗或第五矩形窗内的最边缘像素中心点作为左待选端点或右待选端点，将所述左待选端点或右待选端点存入左待选端点集或右待选端点集，转入步骤b3；
32、步骤b3：当未完成候选中心线对应侧的搜索时，第四矩形窗或第五矩形窗沿垂直方向移动一个亚像素点，并转入步骤b1；当完成候选中心线对应侧的搜索时，转入步骤b4；
33、步骤b4：以左待选端点集的中心点作为左侧端点或以右待选端点集的中心点作为右侧端点。
34、进一步地，根据所述拉索的振动位移时程曲线计算拉索索力，包括：
35、对所述拉索的振动位移时程曲线进行快速傅里叶变换，得到所述拉索的振动频谱图；
36、从所述拉索的振动频谱图中提取出所述拉索的固有频率；
37、根据所述拉索的固有频率计算拉索索力，具体计算公式为：
38、
39、其中，t表示拉索索力，m表示拉索的线密度，l表示拉索长度，fn表示拉索的第n阶固有频率，ei表示结构刚度，n表示固有频率的阶数。
40、进一步地，获取拉索roi，包括：
41、获取拉索监测视频；
42、对所述拉索监测视频进行抽帧处理，得到多帧拉索原始图像；
43、调用背景分割模型，利用所述背景分割模型对每帧所述拉索原始图像进行背景分割；
44、对背景分割后的图像进行拉索区域标记，得到每帧的拉索roi。
45、基于同一构思，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序/指令，所述处理器执行所述计算机程序/指令以实现如上所述的索力监测方法。
46、基于同一构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上所述的索力监测方法。
47、基于同一构思，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上所述的索力监测方法。
48、有益效果
49、与现有技术相比，本发明的优点在于：
50、本发明采用改进的直线检测算法来确定拉索中心线，改进的直线检测算法包括三次搜索，即利用第一矩形窗和第二矩形窗进行粗搜索，以确定拉索左右两侧的候选点，利用第三矩形窗进行线搜索，以确定拉索的候选中心线，利用亚像素级的第四矩形窗和第五矩形窗进行细搜索，以精确地检测出拉索中心线，确保了拉索索力的计算精度；对于单帧下的多根拉索的多个拉索roi，可以同步进行拉索中心线的检测，进而实现多根拉索索力的同步监测，提高了监测效率。
1.一种索力监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：
2.根据权利要求1所述的索力监测方法，其特征在于，利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧进行垂直方向的搜索，或利用第二矩形窗在所述拉索roi的右侧进行垂直方向的搜索，包括：
3.根据权利要求2所述的索力监测方法，其特征在于，当利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧未搜索到左候选点时，将所述第一矩形窗向右移动，然后继续利用第一矩形窗在所述拉索roi的左侧进行垂直方向的搜索，直到搜索到左候选点；
4.根据权利要求1所述的索力监测方法，其特征在于，利用第三矩形窗对每条候选直线进行搜索，包括：
5.根据权利要求1所述的索力监测方法，其特征在于，利用第四矩形窗在所述候选中心线左侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，或利用第五矩形窗在所述候选中心线右侧的搜索范围内进行垂直方向的搜索，包括：
6.根据权利要求1所述的索力监测方法，其特征在于，根据所述拉索的振动位移时程曲线计算拉索索力，包括：
7.根据权利要求1～6中任一项所述的索力监测方法，其特征在于，获取拉索roi，包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序/指令，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序/指令以实现如权利要求1～7中任一项所述的索力监测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的索力监测方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的索力监测方法。
