洞室数字编录系统图像预处理技术研究

论文摘要

洞室地质编录是水电站工程、交通工程以及其它地下建筑物工程建设的重要环节,其成果主要为节理裂隙统计、高边坡、隧道和地下洞室的工程施工设计、岩体稳定性分析和工程支护加固措施等服务。编录要素主要包括岩性、地层分界线、分化界限、各种构造线、构造面及其产状和性质、充填物的种类和充填特征等。 常规地质编录数据采集的作业方式是基于手工的编录与测绘,该方法效率低、几何精度不高、量测数据事后无法验证、随机性较大、重现性差、对局部和细节构造信息不敏感。 目前已有一些科研设计单位和高等院校在基于摄相机的工程地质编录信息系统的研究和开发方面做了一些有益的尝试和探索。 本文研究基于普通数码相机的地质编录方法数字图像的校正和拼接技术。主要研究以下几个关键问题:普通数码相机图像的桶形畸变校正,采用基于多项式函数拟合的校正公式,并对残余误差进行了分析和比较,筛选出符合要求的较优拟合函数:洞室数字图像的透视变形校正,在针孔模型的基础上,研究了透视映射关系,建立了城门型洞室边墙和拱项透视变形校正公式;由于照度不均引起的灰度变化的校正,提出了基于图像分块均值采样多项式拟合的高通滤波辐射校正方法;对于大范围作业时的图像拼接,提出了基于快速拼接算法基础上的图像拼接算法,采用十字形源特征区域,基于边缘和三值化的匹配方案,在一定程度上克服因照射水平不同引起的图像匹配误差和绕轴旋转误差。 基于数码相机的图像采集编录方法具有较高的效率和几何精度,能改善编录工程师工作环境,量测数据可以事后室内验证,便于无纸化归档和勘测设计单位的信息化建设。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 研究现状
• 1.3 本课题主要研究内容
• 1.4 全文结构
• 第二章 桶形畸变校正
• 2.1 概述
• 2.2 桶形畸变校正方法研究
• 2.3 试验与评价
• 2.4 小结
• 第三章 透视变形校正
• 3.1 概述
• 3.2 透视变形校正方法研究
• 3.3 试验与评价
• 3.4 小结
• 第四章 辐射校正
• 4.1 概述
• 4.2 辐射校正方法研究
• 4.3 试验与评价
• 4.4 小结
• 第五章 图像拼接
• 5.1 概述
• 5.2 图像拼接方法研究
• 5.3 试验与评价
• 5.4 小结
• 第六章 流程设计和误差分析
• 6.1 工作流程设计
• 6.2 尺寸量测
• 6.3 误差分析
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 主要的研究成果