学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于普通数码相机的位移测量在岩土工程中的应用研究

作　者: 刘祾頠
导　师: 夏元友
学　校: 武汉理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 数字摄影测量数码相机位移图像分割
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 177次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在传统的岩土工程位移测量中,专业测量相机一直是作业设备的主流,但其不但操作复杂,而且成本较高,大大的限制了数字摄影测量在岩土工程中的应用。近年来,随着CCD技术的不断发展,高分辨率普通数码相机已经变得越来越普及,其成像清晰,获取的图像可以直接被计算机处理,但由于普通数码相机并不是量测相机,它并不能直接应用于数字摄影测量中,因此,研究基于普通数码相机的位移测量方法将具有重要的理论和现实意义。基于普通数码相机的位移测量方法以摄影测量理论为基础,以计算机数字图像处理技术为支撑。论文以岩土工程中位移的测量为应用背景,对摄影测量理论和数字图像处理技术展开了深入的研究,将基于普通数码相机的位移测量方法应用于岩土工程中。论文主要做了以下工作:(1)论文从数学几何的角度对数字摄影测量的基础理论进行了阐述,研究了空间坐标变换、空间后方交会法、空间前方交会法等摄影测量基本方法,为将普通数码相机应用于摄影测量提供了理论基础。(2)对普通数码相机应用于摄影测量的特殊性进行了深入分析,认为普通数码相机应用于摄影测量需解决三个问题,即内方位元素未知、成像畸变、外方位元素初始值估算。针对以上问题论文提出了相应的解决办法,并设计了适合于普通数码相机的位移测量算法。(3)基于普通数码相机的位移测量中,特征点像点坐标的提取是关键,这需要对图像进行分割。论文对图像的灰度变换、平滑、锐化、分割算法进行了深入研究。根据岩土工程中位移测量所采集的图像特点,论文采用了首先进行背景差减,然后选用迭代阈值选取法和基于改进Ostu法的自动阈值选取方法对图像进行阈值分割,给出了系统图像处理的流程。开发的原型系统表明文章所采用的方法是有效的,像点坐标提取的结果精度较高。(4)结合岩土工程位移测量的实际,根据软件工程理论开发了基于普通数码相机的位移测量软件,软件中对相关算法进行了封装,论文对软件进行了初步的检验,结果表明,软件性能稳定,结果精确。论文的研究结果表明,基于普通数码相机的位移测量是可行的,与传统的岩土工程中的位移测量方法相比,该方法不但结果精确,而且成本较低,自动化程度高,有着远大的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 数字摄影测量及其在岩土工程中的应用  10-12
  1.3 图像分割中的阈值选取技术  12-13
  1.4 本文研究目的和内容  13-15
第2章数字摄影测量理论  15-29
  2.1 数字摄影测量中常用的坐标系  15-16
  2.2 数字摄影像片的内、外方位元素  16-18
  2.3 像点的空间坐标变换  18-20
  2.4 数字摄影测量的构像方程  20-23
  2.5 空间前后交会法  23-28
    2.5.1 空间后方交会的基本公式  23-26
    2.5.2 立体像对的空间前方交会公式  26-28
  2.6 本章小节  28-29
第3章基于普通数码相机的位移测量算法  29-38
  3.1 普通数码相机采用空间前后交会法的特殊性  29
  3.2 内方位元素及畸变系数解法  29-33
    3.2.1 直接线性变换  29-30
    3.2.2 改进的基于2维DLT的校验方法  30-33
  3.3 外方位元素初始值的确定方法  33-35
  3.4 基于普通数码相机的位移测量算法  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章特征点像点坐标提取关键技术  38-58
  4.1 相关背景  38-41
    4.1.1 数字图像  38-39
    4.1.2 数字图像类型  39
    4.1.3 图像文件格式  39-41
  4.2 图像增强  41-45
    4.2.1 灰度变换  41-43
    4.2.2 图像平滑  43-44
    4.2.3 图像锐化  44-45
  4.3 图像分割  45-46
  4.4 阈值分割技术原理  46-47
  4.5 基于灰度直方图的阈值分割  47-48
  4.6 迭代阈值选取法  48-49
  4.7 基于改进Otsu法的自动阈值分割法  49-51
    4.7.1 Otsu方法  49-50
    4.7.2 改进的Otsu阈值方法  50-51
  4.8 岩土工程位移测量中的分割方法选择  51-52
    4.8.1 岩土工程中位移测量图像的特点  51-52
    4.8.2 阈值分割前的背景差减  52
  4.9 图像特征点坐标提取  52-53
  4.10 特征点坐标提取程序流程图  53-56
  4.11 本章小结  56-58
第5章系统实现及结果检验  58-74
  5.1 概述  58
  5.2 系统数据组织  58-60
  5.3 系统开发结构及开发环境  60-62
    5.3.1 开发结构  60-62
    5.3.2 开发环境  62
  5.4 系统简介  62-64
    5.4.1 系统总体结构  62-63
    5.4.2 系统功能  63-64
  5.5 系统界面  64-66
  5.6 运用实例  66-69
  5.7 试验结果及结论  69-73
    5.7.1 试验条件  69-70
    5.7.2 提取特征点  70
    5.7.3 位移计算  70-72
    5.7.4 结果分析  72-73
  5.8 本章小结  73-74
第6章总结及展望  74-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80

基于普通数码相机的位移测量在岩土工程中的应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文