论文题目: 手持式建筑物裂缝测量仪的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 测试计量技术与仪器
作者: 刘正
导师: 刘书桂,黄战华
关键词: 裂缝,图像缓存,分割,边缘提取
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: “手持式建筑物裂缝测量仪的研究”是天津市社会发展基金资助项目。裂缝测量仪是一个手持式设备,主要应用于建筑物裂缝测量中,为建筑物的故障检测和质量评估提供客观准确的依据,测量的参数主要包括裂缝的长度、宽度和走向。单次测量的区域为25mm×25mm,测量的裂缝宽度精度达到0.05mm,裂缝的走向应能通过可视化界面清晰表现出来。本文的主要任务是设计整个系统的软、硬件指令结构,实现对裂缝图像的采集、处理以及结果的显示、存储和通过USB实现系统与PC机的交互。本文的主要工作包括:1、提出了用光学成像的方法进行裂缝测量,实现可视化地提取裂缝图像。通过光学系统将裂缝成像到数字光电传感器件上,建立起裂缝图像的数学模型。2、设计了采用SDRAM进行图像缓存的方法,实现高速高分辨率图像的采集。通过CPLD将从图像传感器得到的数字图像信号直接缓存到CPU的数据区SDRAM中,便于CPU直接快速提取运算。3、搭建了裂缝特征提取运算硬件结构,能对裂缝图像进行实时快速高精度运算。利用高速DSP作处理器,实时对裂缝图像进行处理,并通过可视化界面将结果显示出来。4、利用图像分割算法提取裂缝边缘。将裂缝的RGB Bayer编码图像转化为灰度图像,选取适当的灰度阈值对图像进行二值化,将二值图像分块判断得到裂缝区域。在裂缝区域中进行Laplacian运算求出裂缝边缘,对边缘进行搜索和标记,根据裂缝特征判断并去除噪声,在裂缝边缘的基础上提取裂缝的宽度、长度和走向等信息。5、设计了裂缝图像处理软件系统。将裂缝特征提取算法嵌入到DSP中,并配置了一序列辅助功能,包括液晶显示、按键操作、FLASH存储和USB传输等。本文的研究成果——裂缝测量手持式样机,已经过有关单位专业人员的现场操作和使用,测量精度满足要求,正准备验收。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及现实意义
1.2 建筑物裂缝的特征分析和描述
1.3 全文内容安排
第二章 裂缝测量仪的理论基础
2.1 图像的数学模型和图像采集
2.1.1 RGB三基色与电视信号的YIQ和YUV系统
2.1.2 图像缓存
2.2 图像处理相关理论
2.2.1 图像分割
2.2.2 边界检测方法
2.2.3 边界连接
2.2.4 跟踪技术
2.2.5 区域生长法(跟踪方法)和区域分裂法
2.2.6 图像径向畸变的矫正
2.3 DSP芯片的定点运算
2.3.1 定点的基本概念
2.3.2 定点运算实现的基本原理
第三章 裂缝测量仪的设计方案
3.1 裂缝测量仪的设计分析
3.1.1 裂缝测量仪的性能要求
3.1.2 应用领域
3.1.3 工作方式
3.2 TMS320C5509 数字信号处理器
3.2.1 TMS320C5509 的特点
3.2.2 TMS320C5509 的寻址空间
3.2.3 TMS320C5509 的外围功能模块
3.3 裂缝测量仪的设计方案
3.3.1 功能模块划分
3.3.2 总体方案的实现
第四章 裂缝测量仪的硬件电路设计
4.1 图像采集模块
4.1.1 采用的芯片特性
4.1.2 硬件电路的连接
4.2 图像数据处理模块
4.3 结果数据存储模块
4.3.1 K9F1G08U0M 芯片特性
4.3.2 硬件电路的连接
4.4 USB数据传输模块
4.5 结果显示单元
4.5.1 YM12864P-10 的特性
4.5.2 硬件电路的连接
4.6 DSP硬件电路的配置
4.6.1 电源和上电复位电路的设计
4.6.2 DSP引导装载电路的设计
4.7 小结
第五章 裂缝测量仪的软件设计
5.1 系统的功能控制
5.2 高速高分辨率图像缓存
5.2.1 SDRAM的时序特点
5.2.2 CPLD程序设计
5.3 裂缝识别及测量的嵌入式算法
5.3.1 图像的数学模型
5.3.2 图像中裂缝区域的分割
5.3.3 裂缝的边缘检测
5.3.4 裂缝特征的计算
5.3.5 像素距离与实际距离的对应关系
5.4 USB1.1 数据传输
5.4.1 CSL(Chip Support Libraries) USB模块概述
5.4.2 USB模块的应用
5.5 128×64 点阵数字液晶显示
5.6 DSP BOOT软件设计
第六章 实验与总结
6.1 实验与结果
6.2 总结与改进
参考文献
发表论文和科研情况说明
附录
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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