本研究的目的在於利用個人電腦和數位攝影器材，將所記錄的大量影像資訊，以數位影像相關係數法進行批次的後處理，從而得到暫態位移紀錄。使用數位攝影與非接觸式微波雷達同時測量混凝土橋梁，在重車經過時二者測得的最大垂直位移，差異在4%~11%之間，也驗證數位錄影機架設位置因環境振動所產生的差異，進一步對數位影像分析所得之位移紀錄做傅立葉轉換，在1~3.3 Hz之間出現數個尖峰頻率，其中受測橋梁的自然頻率約為3.2 Hz，與微波雷達位移紀錄的頻率域分解法(Frequency Domain Decomposition)分析之結果相近。

The objective of the current study is to obtain the transient displacement records and thus resonant frequencies for bridges using digital image processing. Traffic loading tests of an 80-meter-long concrete bridge were carried out. The vertical displacements of the bridge caused by a fully-loaded garbage truck were monitored by mid-range digital video recorders and a microwave interferometer simultaneously. The recorded video was later processed and stored as an image sequence. The transient displacement records were then obtained by applying digital image correlation to the image sequence. There exists a 4% to 11% difference in the maximum displacements between measurements resulted from digital image processing and those obtained by microwave interferometry. Such disagreements could be due to unexpected vibration during video recording as further analyses indicated small movements of the digital video recorder. The natural frequency of the bridge, on the other hand, is estimated to be 3.2Hz and agrees with that obtained by microwave interferometry.

目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究流程 4
1.4 論文架構 5
第二章 文獻回顧 6
2.1數位影像分析法 6
2.2非接觸遠距量測方式 8
第三章 實驗規劃與實驗配置 11
3.1 試體製作 11
3.2 試驗儀器 12
3.3 實驗配置與實驗方法 17
3.3.1 三點抗彎試驗 17
3.3.2戶外橋梁量測 21
3.3.3 非接觸式微波雷達系統 23
第四章 研究理論背景 25
4.1 數位影像相關係數法 25
4.1.1 分析模式 25
4.1.3內插參數 28
4.1.4次級影像大小 29
4.2非接觸式微波雷達系統概述 29
4.3頻率域分解法(Frequency Domain Decomposition, FDD) 33
4.3.1奇異值分解 33
4.3.2 FDD 分析流程 36
第五章 實驗分析與結果 39
5.1 以數位攝影紀錄梁試體位移之分析與驗證 39
5.2 戶外線地測量與分析程序測量結果與分析 49
5.2.1戶外橋梁位移 49
5.2.2戶外橋梁頻率分析 60
5.2.3頻率域分解法 63
第六章結論與建議 66
6.1 結論 66
6.2 討論與建議 67
參考文獻 69

圖目錄
圖3.1 試體鋼筋配置圖 11
圖3.2 數位相機 13
圖3.3 高畫質數位錄影機 14
圖3.4 MTS控制面板及電腦 15
圖3.5 資料擷取器及筆記型電腦 16
圖3.6 遠距微波動態位移量測儀 17
圖3.7 三點抗彎實驗配置圖 19
圖3.8 三點抗彎實驗 19
圖3.9 LVDT位置 20
圖3.10 室內標靶(a)與比例尺規(b) 20
圖3.11戶外標靶(a)與大比例尺規(b) 21
圖3.12標靶擺放示意圖 22
圖3.13 拍攝位置示意圖 22
圖3.14遠距微波動態量測儀放置 23
圖3.15反射覘標擺放示意圖 24
圖3.16 非接觸式微波雷達擺放示意圖 24
圖4.1 物體表面變形前與變形後次影像之相對位置示意圖， 27
變形前次影像中點為P，變型後次影像中點為P*。 27
圖4.2 遠距微波動態位移測量儀 31
圖4.3 階狀頻率連續雷達波之(a)波形及(b)頻譜示意圖【14】 31
圖4.4 雷達之(a)水平與(b)垂直有效檢測範圍【14】 31
圖4.5 遠距微波動態位移測量儀橋梁檢測之示意圖 33
圖4.6 頻率域分解方法之流程圖【16、17】 38
圖5.1 LVDT擺設位置 40
圖5.2 照片拍攝與角度關係示意圖 41
圖5.3 DIC 分析動態影片紀錄的流程(點分析程式流程取自文獻【12】圖4.1) 51
圖5.4影片切割照片分析圖 52
圖5.5標靶示意圖 52
圖5.6 A標靶與d覘標比較圖 53
圖5.7 B標靶與e覘標比較圖 54
圖5.8 C標靶與f覘標比較圖 54
圖5.9 D標靶與g覘標比較圖 55
圖5.10 DIC與IBIS影響包絡線1 55
圖5.11 A標靶與d覘標比較圖 56
圖5.12 B標靶與e覘標比較圖 57
圖5.13 C標靶與f覘標比較圖 57
圖5.14 D標靶與g覘標比較圖 58
圖5.15 DIC與IBIS影響包絡線2 58
圖5.16 分析37張影像支固定點位移值方圖參考影像為7秒前 60
圖5.17分析37張影像支固定點位移值方圖參考影像為20分鐘前 60
圖5.18 A標靶與d覘標頻率比較圖 61
圖5.19 B標靶與e覘標頻率比較圖 62
圖5.20 C標靶與f覘標頻率比較圖 62
圖5.21 D標靶與g覘標頻率比較圖 63
圖5.22 第一組數據FDD圖 64
圖5.23 第二組數據FDD圖 65
圖5.24 第三組數據FDD圖 65

表目錄
表3.1 混凝土配比 12
表3.2 混凝土抗壓強度 12
表4.1 雷達操作參數規格 33
表5.1 載重5噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 42
表5.2 載重6噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 43
表5.3 載重7噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 43
表5.4 載重8噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 44
表5.5 載重9噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 44
表5.6 載重10噸LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 45
表5.7 載重5噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 45
表5.8 載重6噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 46
表5.9 載重7噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 46
表5.10 載重8噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 47
表5.11 載重9噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 47
表5.12 載重10噸角度偏移20。LVDT位移計與DIC程式運算位移量結果比較 48
表5.13 標靶最大位移處與1/4處之次級影像比較 50
表5.14最大位移比較1 56
表5.15最大位移比較2 59

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