学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

岩体形变实时监测系统研究

作　者: 陈挺
导　师: 秋兴国
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 岩体形变 双目立体视觉 摄像机标定 Harris角点检测 立体匹配
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在煤矿安全事故中,巷道的冒顶片帮是最常见的事故之一。许多矿区都采用数字视频监控系统对巷道进行监控,通过人工观测监控图像的方式分析巷道的安全状况。但对于巷道表面岩体形变的具体数据都要通过位移传感器等监测装置进行测量。随着摄影测量技术的不断成熟,实现基于双目立体视觉测量技术的岩体形变实时监测系统成为可能。可视化的摄影测量代替传统的传感器测量,可以充分发挥数字视频监控系统的作用,节省大量人力物力,对矿区的安全生产具有重要意义。通过岩体形变实时监测系统需求分析,设计了系统的总体结构、功能模块和数据库,并建立了一系列配置方程,优化系统的配置参数;研究了双目立体视觉测量技术,根据岩体实时监测系统的应用背景,选取一种基于平面模板的摄像机标定方法对双目摄像机的内外部参数进行标定,利用标定后的参数实现图像的畸变校正和左右图像对的极线校正;深入研究了数字图像处理技术,提出了一套适合岩体形变实时监测系统的图像处理方法。该方法利用自适应中值滤波、直方图均衡化及Wallis锐化处理除去图像上的噪声信息并加强特征图像的边缘信息;采用Harris角点检测算法检测图像上的特征点,并根据特征匹配的极线约束原则,对左右图像对上的特征点实现立体匹配;结合标定后的系统参数,计算特征点的空间三维坐标。通过分析不同时间段的特征点数据,得出岩体表面的变形情况,并生成相应的数据报表、岩体表面拟合图及岩体变形矢量图。系统经过仿真实验表明,该系统在测量范围内的最大相对测量误差小于5%,证明了基于双目立体视觉测量技术的岩体形变实时监测方法是有效的。系统软件操作简单,实时性及可视化效果达到了设计要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 岩体形变实时监测系统的研究意义  8-9
  1.2 岩体形变实时监测系统的研究现状  9-10
  1.3 论文主要内容与组织结构  10-12
2 岩体形变实时监测系统总体设计  12-22
  2.1 系统需求分析  12-13
    2.1.1 系统功能需求  12
    2.1.2 系统性能指标  12-13
  2.2 系统结构及模块设计  13-16
    2.2.1 系统结构  13-15
    2.2.2 系统模块设计  15-16
  2.3 系统数据库设计  16-19
    2.3.1 设计原则  16-17
    2.3.2 数据库表定义  17-18
    2.3.3 数据库关系图  18-19
  2.4 系统配置  19-22
    2.4.1 系统配置方程  19-21
    2.4.2 摄像机选型及系统测量指标  21-22
3 岩体形变实时监测系统的标定模块设计  22-38
  3.1 标定模板与控制点选择  22-23
  3.2 摄像机模型  23-26
    3.2.1 理想的摄像机成像模型  23-24
    3.2.2 透视畸变模型  24-26
  3.3 基于平面模板的摄像机标定方法  26-31
    3.3.1 基本方程  27-28
    3.3.2 摄像机标定参数  28-30
    3.3.3 双目摄相机的相对位置计算  30-31
    3.3.4 畸变校正  31
  3.4 外极线校正  31-34
    3.4.1 极线几何  31-32
    3.4.2 双目立体视觉图像对校正  32-34
  3.5 模块实现  34-38
4 岩体形变实时监测系统的图像处理模块设计  38-60
  4.1 图像预处理  38-44
    4.1.1 图像平滑  39-41
    4.1.2 直方图均衡化  41-42
    4.1.3 图像锐化  42-44
  4.2 特征点检测  44-48
    4.2.1 角点检测技术  45-46
    4.2.2 Harris 角点检测算子  46-48
  4.3 立体匹配  48-52
    4.3.1 匹配方法  48-49
    4.3.2 匹配约束原则  49-50
    4.3.3 极线约束原则  50-51
    4.3.4 八点算法  51-52
  4.4 立体测量  52-54
  4.5 模块实现  54-60
5 岩体形变实时监测系统的实现方案  60-65
  5.1 数据录入  60-61
  5.2 系统标定  61-62
  5.3 系统监测  62-63
  5.4 数据管理  63
  5.5 数据输出  63-65
6 结论  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录  71

相似论文

  1. 图像拼接技术研究,TP391.41
  2. 有标记点的人体三维运动数据获取方法的研究,TP391.41
  3. PCB视觉检测系统中相机标定算法与位姿测定技术,TP391.41
  4. 三维形貌实时测量方法研究及软件设计,TP274
  5. 双目立体匹配的算法研究及其多核并行化,TP391.41
  6. 时空结合的深度视频估计及相关研究,TP391.41
  7. 基于三焦点张量的摄像机标定技术研究及实现,TP391.41
  8. 基于双镜面成像的单摄像机标定方法研究,TP391.41
  9. 基于双目立体视觉的水下三维重建,TP391.41
  10. 基于光栅投影的牙颌三维测量系统研究,TP391.41
  11. 基于KLT与Mean-Shift的目标跟踪研究,TP391.41
  12. 基于机器视觉的工业机器人抓取技术的研究,TP242.2
  13. 基于视觉系统的无人直升机自主降落,V279
  14. 摄像机标定相关问题研究,TP391.41
  15. 光切法视觉测量系统中关键技术的研究与实现,TP391.41
  16. 立体视觉三维重建相关技术研究与实现,TP391.41
  17. 增强现实中虚拟物体注册方法的研究,TP391.41
  18. 高清图像中基于车牌定位的车辆跟踪和违章检测,TP391.41
  19. 复杂背景下室内移动机器人双目立体视觉系统研究,TP242
  20. 摄像机标定中角点快速提取算法研究,TP391.41

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
© 2012 www.xueweilunwen.com