普通数码相机在工程检测中的应用研究

论文摘要

数码相机在工程实际中的应用研究课题刚刚兴起,本文结合以往学者所做过的研究（三维测距、裂缝观测、结构物变形检测等方面）,用Visual C++编制了Etools图像处理软件系统,该系统集成了位图图像处理（包括位图的读取与保存、图像增强等）,长度标定、三维测距、结构物变形（水平、垂直位移）检测等模块。论文的开篇介绍了作为获取数字图像工具的数码相机的基础知识,以及对于Etools软件系统中涉及到的数字图像处理的相关知识（数字图像的基本概念、数值描述、位图文件、灰度直方图、图像处理的相关原理和算法）作了详细说明,而且对Etools软件系统的编程工具Visual C++（VC++及MFC的基础知识）也作了简要的说明。论文根据透镜成像的光学理论基础及数码相机的成像原理,推导了关于物距、像距、物高、像高、分辨率以及它们与CCD尺寸之间的关系公式,得到了三维测距（物距）值,并基于这一算法编制了Etools中三维测距相关模块。论文结合以往学者们的从裂缝图像处理中提取裂缝宽度的算法,研究了一种新的、更完善的提取裂缝宽度及长度的图像处理算法,并基于这一算法编制了Etools中裂缝检测相关模块。在数码相机应用于结构变形检测的章节中,论文基于普通数码像机近景摄影测量学与数字散斑相关方法的原理,研究了一种新的对桥梁结构物水平、垂直位移进行检测的算法和标定方法,依此编制了Etools中结构物变形检测相关模块,并通过实验提取相关数据进行对比验证这种方法的可行性与精确性。论文结尾,针对已完成的工作进行了总结,并提出了进一步的研究方向。论文为进一步拓展普通数码相机的工程实际应用研究,奠定了理论基础与实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 数字近景摄影测量的发展与应用
• 1.1.2 数字散斑相关测量技术发展及应用概述
• 1.2 普通数码相机的应用特点及在工程检测应用中的研究概况
• 1.2.1 普通数码相机进行近景摄影测量的应用特点
• 1.2.2 普通数码相机在距离测量中的研究概况
• 1.2.3 普通数码相机在裂缝检测中的研究概况
• 1.2.4 普通数码相机在结构变形位移检测中的研究概况。
• 1.3 本论文的主要内容
• 第二章 图像处理系统
• 2.1 数码相机基础
• 2.1.1 数码相机的结构特点
• 2.1.2 数码相机工作原理
• 2.2 数字图像处理系统概述
• 2.2.1 数字图像的基本概念
• 2.2.2 数字图像的数值描述
• 2.2.3 BMP位图文件介绍
• 2.2.4 数字图像的灰度直方图
• 2.2.5 数字图像处理的相关运算
• 2.3 VC++编程基础
• 2.3.1 VC++概况
• 2.3.2 MFC
• 2.4 本章小结
• 第三章 数码相机在三维测距中的应用研究
• 3.1 成像理论基础
• 3.2 计算方法
• 3.3 Etools中三维测距模块的实现方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 数码相机在裂缝检测中的应用研究
• 4.1 裂缝图像处理基本理论
• 4.1.1 图像采集
• 4.1.2 转BMP灰度图
• 4.1.3 阈值分割裂缝图像
• 4.1.4 中值滤波
• 4.2 提取裂缝长宽的算法
• 4.2.1 图像自动识别
• 4.2.2 鼠标手动点取边界算法
• 4.3 标定
• 4.3.1 放置标准长度进行标定
• 4.3.2 利用灰度识别实现智能标定
• 4.4 Etools中相关模块实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 数码相机在变形检测中的应用研究
• 5.1 测量系统
• 5.2 基本理论概述
• 5.2.1 白光散斑的基本原理
• 5.2.2 质心坐标估计算法
• 5.2.3 标定原理及算法
• 5.2.4 横向位移与挠度提取算法
• 5.2.5 结构表面应变提取算法
• 5.3 Etools中相关模块的实现方法
• 5.4 室内实验
• 5.4.1 实验方法
• 5.4.2 实验数据
• 5.4.3 结论及误差分析
• 5.5 应用于桥梁振动测量的相关思路及算法
• 5.6 本章小结
• 第六章 Etools软件系统简介
• 6.1 软件结构设计
• 6.2 Etools中主要类及相关函数的介绍
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要研究成果
• 7.2 进一步研究思路
• 参考文献
• 致谢