【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程，涉及一种基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法。
技术介绍
1、数字孪生模型是一种虚拟模型，其基于物理实体如建筑物、桥梁、机器等的真实数据创建，能够模拟该物理实体的行为和性能。数字孪生模型已在工程设计、施工、运维等阶段发挥重要作用。然而，创建数字孪生模型需要大量的人工操作，如数据收集、数据处理、模型建立等，这既耗时又耗力。为了解决这个问题，基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法被研发出来。这种方法可以自动地从已建成的结构中提取结构特征，并利用这些特征来创建数字孪生模型。
2、对于一个已建成的桥梁，由于历史原因或者管理不善，很多已建成结构的图纸不全或者不是三维图纸，这增加了建模的难度、复杂性和工作量大等问题。同时，由于这些结构已经存在一段时间，可能会存在结构损坏和断裂，这也增加了建模的不确定性。在这种情况下，采用传统的建模方法效率低下，工作量巨大，而且难以保证模型的准确性和可靠性。
3、因此，亟需一种自动化建立结构数字孪生模型的方法，以提高建模效率和准确性。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法。该方法通过参数化建模、无人机图像采集和图像识别技术等手段，自动化建立结构数字孪生模型。该方法能够大大提高建模效率和准确性，降低人力成本，而且能够应用于不同结构和不同场景的数字孪生建模，具有广泛的应用前景。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
...【技术保护点】
1.一种基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤1中，数字孪生模型库包括各种桥梁结构模型。
3.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤1中，所述主要参数包括层数、层高，开间跨度与跨数，进深跨度与跨数，主梁弧度，柱截面直径，主梁截面直径，各部件厚度以及结构材料信息。
4.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤3中，对图像进行技术处理的方法包括：利用无人机绕飞已建成目标，采集目标的俯视图和侧视图，将图像传输至地面站；根据机载摄像机的转动角度判断图像属性，将分属于俯视图或侧视图的图像进行归类；利用图像去噪、增强算法优化图像特征，利用图像拼接算法将分属于俯视图或侧视图的图像进行拼接，以获得目标完整的俯视图和侧视图。
5.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤
6.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤3中，图像拓扑结构区域代表的参数包括：楼层关系和梁柱关系。
7.根据权利要求6所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤4中，未知参数包括景深、像素尺寸和实际尺寸；
8.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤5中，计算获得不同未知构件的断裂结构振动特征的方法包括：建立参数化不同构件缺失的非完整结构的降阶有限元模型，进行不同荷载下的振动分析。
9.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤7中，模型验证和模型参数修正方法包括：根据参数化有限元模型，设置为不含缺陷的完整结构模型，然后进行频谱分析；根据实际测得的结构频谱对弹性模量进行修正，修正办法采用频率试凑法。
10.根据权利要求9所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述试凑法的方法如下：采用牛顿二分法修改有限元模型中材料弹性模量参数，直到频率基本相等为止；初值可以采用式中，Ex为拟设置试凑法的频率初值，E0为未修正模型弹性模量，fr为实测频率结果，f0为未修正模型计算频率。
...【技术特征摘要】
1.一种基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤1中，数字孪生模型库包括各种桥梁结构模型。
3.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤1中，所述主要参数包括层数、层高，开间跨度与跨数，进深跨度与跨数，主梁弧度，柱截面直径，主梁截面直径，各部件厚度以及结构材料信息。
4.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤3中，对图像进行技术处理的方法包括：利用无人机绕飞已建成目标，采集目标的俯视图和侧视图，将图像传输至地面站；根据机载摄像机的转动角度判断图像属性，将分属于俯视图或侧视图的图像进行归类；利用图像去噪、增强算法优化图像特征，利用图像拼接算法将分属于俯视图或侧视图的图像进行拼接，以获得目标完整的俯视图和侧视图。
5.根据权利要求1所述的基于结构特征的已建成结构自动数字孪生模型生成方法，其特征在于，所述步骤3中，通过人工智能算法识别并定位目标图像关键区域的步骤如下：离线状态下，利用图像真值标记工具分别标注俯视图和侧视图中目标的关键结构，生成对应于俯视图和侧视图的关键结构数据集，利用两个数据集分别训练两个语义分割网络；将训练收敛后的两个网络...
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