隧道形变监测的数字图像处理软件开发

论文摘要

在长期的运营使用过程中,隧道容易产生变形。在隧道施工阶段主要的技术难点就是防止隧道坍塌,组织好对隧道变形的监测以及做好相关的地质预报工作对于隧道施工的成功起着至关重要的作用,对隧道的拱顶进行位移监测对于保障隧道施工的安全以及了解隧道的整体稳定性具有非常重要的作用。比较传统的隧道变形监测方法在接触的前提下进行,操作简单,成本低但不能监测到隧道周边点的三维位移。随着我国建设跨度的不断增大,这些传统意义上的接触式位移监测方法具有明显的局限性,所以发展隧道变形监测的非接触方法具有非常重要的意义。本文基于数字图像处理技术开发一套新的隧道形变监测系统。论文首先对课题背景、目的及意义、国内外研究现状进行了概述,然后分析了监测系统的总体框架、硬件组成、软件设计以及系统的工作工程,接着简单介绍了系统的实现原理以及坐标解算相关公式的推导过程。软件开发和实现方面,系统在Visual C++6.0平台下,基于MFC的多文档模板开发而成。程序完成的功能主要包括:1、读取JPG格式图片并将其转换为BMP格式;2、基于Windows API的方式实现串口通信,方便系统和电子经纬仪的数据传输;3、利用数字图像处理技术（阈值分割、中值滤波、区域标记）获取图片中目标的像素坐标;4、利用推导出来的坐标解算公式,根据图像像素坐标及经纬仪的观测值,输出解算结果,完成系统的目标。文章最后将系统应用于实验中,实验结果的精度证明了该方法的正确性,可将其应用于实际的工程当中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景、目的及意义
• 1.2 数字图像处理及摄影测量技术在结构检测中的应用
• 1.3 全文内容安排
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统总体框架
• 2.2 系统的硬件组成
• 2.3 系统软件设计
• 2.4 系统工作过程
• 2.5 本章小结
• 3 系统坐标解算的实现原理
• 3.1 相机标定
• 3.2 经纬仪三轴交点的空间坐标解算
• 3.3 目标的空间坐标解算
• 3.4 本章小结
• 4 系统软件各模块的设计及实现
• 4.1 串口数据传输控制
• 4.2 图像格式转换
• 4.3 数字图像处理模块
• 4.4 系统实现过程
• 4.5 本章小结
• 5 实验及结果分析
• 5.1 实验一：测站点未移动时目标点位移解算
• 5.2 实验二：测站点移动时目标点位移解算
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 程序核心代码摘录