分设标志重复影像隧道测量方法研究

论文摘要

随着计算机运算速度的快速提高,数字图像处理和近景摄影测量学科间的融合越来越紧密,基于数字图像处理和近景摄影的断面测量技术在隧道工程中的应用也将越来越广泛。论文简述了国内外隧道断面测量技术的现状和发展;提出了运用普通相机分设标志重复影像近景摄影和数字图像处理来量测隧道断面的新方法;针对隧道环境中摄取图像的特点,对标志点的大小、形状、颜色、材料等属性进行了研究,提出了适合隧道断面测量的标志点设计方案;研究设计了一套适合该标志点的中心坐标提取方法、步骤及物像坐标转换方法;在此基础上利用C++开发了一个隧道断面测量系统TIPS（Tunnel Image Process System）并详细阐述了系统各个功能模块的实现方法以及编程中涉及到的关键技术;在室内进行了模拟试验和误差分析。室内模拟试验测量和误差分析结果,验证了本系统对距离量测的有效性,其灵敏度和精度均达到隧道测量相关的要求。本研究成果可供有关人员参考,作为现场实用的研究基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究及技术应用开发背景
• 1.1.1 隧道断面测量在隧道开挖过程中的必要性及迫切性
• 1.1.2 隧道断面测量技术在国内外的研究现状
• 1.2 近景摄影测量以及数字图像处理技术的发展
• 1.2.1 近景摄影测量技术
• 1.2.2 数字图像处理技术的应用与发展
• 1.3 本文研究的目的意义和主要内容
• 1.3.1 本文研究的目的和意义
• 1.3.2 本文的主要内容及技术路线
• 第二章 隧道断面标志点设计方案研究
• 2.1 隧道断面图像分析
• 2.1.1 隧道断面图像的摄取及其特征分析
• 2.1.2 适合计算机处理的图像特点
• 2.2 人工标志点的选定
• 2.2.1 人工标志的分类及设计要求
• 2.2.2 几种常用的人工标志介绍
• 2.2.3 本文选用的人工标志
• 2.3 本章小节
• 第三章 隧道断面测量系统相关技术研究
• 3.1 图像理论基础
• 3.1.1 数字图像的表示
• 3.1.2 数字图像处理的特点
• 3.1.3 数字图像的处理方法
• 3.2 图像预处理
• 3.2.1 图像增强
• 3.2.2 图像分割
• 3.2.3 图像形态学处理
• 3.3 图像背景提取关键技术研究
• 3.3.1 图像匹配
• 3.3.2 背景提取方法
• 3.4 物像间距离转换
• 3.4.1 近景摄影测量坐标系及相片内外方位元素
• 3.4.2 共线条件方程式
• 3.4.3 直接线性变换法
• 3.5 本章小节
• 第四章 隧道断面测量系统的编程实现
• 4.1 总体规划及编程思想
• 4.1.1 系统概述
• 4.1.2 系统软件开发
• 4.2 主要功能模块编程实现
• 4.2.1 数字图像编程预备知识及系统初始设置
• 4.2.2 背景图像提取模块
• 4.2.3 序列图像标志点提取模块
• 4.2.4 隧道断面生成模块
• 4.3 本章小节
• 第五章 室内模拟试验及误差分析
• 5.1 模拟试验设计及步骤
• 5.1.1 试验思想及目的
• 5.1.2 试验步骤及数据处理
• 5.2 试验数据及误差分析
• 5.2.1 图像分析结果及误差计算
• 5.2.2 误差分析
• 5.3 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果
• 攻读硕士期间参与科研项目