论文

VFM-SDM:基于视觉基础模型的 无需训练、无标记、免校准结构位移测量框架

VFM-SDM: A vision foundation model-based framework for training-free, marker-free, and calibration-free structural displacement measurement

应用与实践视觉感知与空间理解

摘要

可靠的位移测量是结构健康监测和数字工程工作流程的基础,因为它提供直接的结构响应信息。基于视觉的测量已成为低成本、非接触式位移监测的一种有前景的方法。然而,其部署通常仍然受到特定任务 模型训练 或现场准备的限制,例如标记安装或手动相机校准。本研究提出了一种基于视觉基础模型的结构位移测量(VFM-SDM)框架,该框架集成了 VFM 推断的相机参数估计和点跟踪,通过三角测量重建多方向结构位移,无需特定任务的训练或现场准备,从而在实际应用中实现高效的非接触式部署。结合结构几何约束来抑制物理上不合理的偏差并提高估计的一致性。引入了从使用中的人行天桥收集的多模式现场数据集以及统一的基准测试协议,以支持可重复的评估。代表性结果显示垂直和横向位移的振幅误差较低(NRMSE$_{\text{range}}$:0.11/0.12)、强时间一致性(相关系数:0.86/0.88)和较小的峰峰值振幅误差(RPPAE:0.01/0.02),表明在实际条件下具有稳健的性能。所提出的框架推进了自动化、可扩展的位移监测,并为数字孪生和以数据为中心的施工工作流程中支持 VFM 的结构响应测量奠定了基础。