图像式路基表面沉降位姿传递研究

发布时间：2022-10-19 12:59

　　铁路、隧道、桥梁等基础设施的路基发生微小的变形,可能会造成路面、隧道裂缝,甚至路面坍塌等事故,因此及时掌握路基沉降变形情况对基础设施的安全运营至关重要。但传统的路基表面沉降监测方法检测精度低且后期维护困难,而图像式路基表面沉降监测技术有效克服了传统方法的不足,凭借摄像测量和位姿传递测量实现了有害路段大范围、全自动、非接触式、实时性强以及高精度的路基沉降监测。本文针对图像式路基沉降位姿传递测量方法在长期监测过程中出现的相关问题展开研究,并将研究成果应用到路基表面沉降监测系统中。首先,根据摄像测量基础理论分析摄像机成像模型,对摄像机针孔成像模型和非线性模型进行详细阐述,并通过相机标定获得相机参数。然后研究两级位姿传递测量方法的原理,分析单元位姿传递测量系统的测量原理。最后得出多级位姿传递测量系统的数学模型,并对多级位姿传递测量系统原理做出详细概述。其次,针对监测系统在实际运营中由于列车振动影响导致相机与靶面位姿发生偏转,产生测量误差的问题,研究设计了监测点位姿测量系统,主要设计了区别于传统特征点的特征点靶面,利用特征点实现相机与靶面相对位姿的测量,并利用特殊特征点实现靶面校正。最后通过实验... 

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究内容与章节安排
2 图像式位姿传递测量方法的概述
    2.1 摄像机成像模型
        2.1.1 针孔成像模型及坐标转换
        2.1.2 非线性模型
    2.2 摄像机标定
    2.3 两级位姿传递路基沉降测量原理
    2.4 多级位姿传递路基沉降测量监测系统原理
    2.5 小结
3 相机与靶面相对位姿测量方法
    3.1 靶面位姿测量系统的设计
        3.1.1 整体系统结构设计
        3.1.2 靶面特征点设计
    3.2 靶面特征点位置校正
    3.3 靶面特征点的提取与定位
    3.4 四特征点位姿解算方法
    3.5 实验结果与分析
        3.5.1 仿真实验
        3.5.2 实物实验
    3.6 小结
4 监测系统靶面光斑图像质量评估方法
    4.1 靶面光斑图像质量的影响因素
    4.2 光斑图像质量评价方法
    4.3 实验结果及分析
    4.4 小结
5 监测系统位姿校正方法实现及测试
    5.1 现场实验
        5.1.1 监测系统设计
        5.1.2 监测系统应用
    5.2 系统测试结果
    5.3 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]结合引导滤波和非线性二阶特征的色调映射方法[J]. 芦碧波,皇甫珍珍,李绍森,郑艳梅.  光学精密工程. 2019(07)
[2]中国高速铁路信息化现状及智能化发展[J]. 史天运.  科技导报. 2019(06)
[3]摄像机标定方法的比较分析[J]. 胡松,王道累.  上海电力学院学报. 2018(04)
[4]高速公路软土路基施工沉降及稳定性检测[J]. 索建新.  黑龙江交通科技. 2018(01)
[5]铁路“十三五”发展规划总投资或超4万亿[J]. 沐开.  中国招标. 2017(48)
[6]大型结构变形监测摄像测量研究进展[J]. 尚洋,于起峰,关棒磊,孙聪,钟立军,刘海波,张小虎.  实验力学. 2017(05)
[7]无重叠视场多相机组安装关系的灵活标定[J]. 王刚,尚洋,关棒磊,于起峰.  中国激光. 2017(06)
[8]激光光斑中心定位方法的研究与改进[J]. 曹远佳,尉广军,郭希维,吕超.  电光与控制. 2017(04)
[9]单目视觉与倾角仪组合优化的位姿测量系统[J]. 何斐彦,林嘉睿,高扬,任永杰,邾继贵.  光学学报. 2016(12)
[10]基于点对应的相机姿态估计算法性能评价[J]. 刘进博,郭鹏宇,李鑫,张小虎.  光学学报. 2016(05)

博士论文
[1]基于主动视觉的大空间坐标测量关键技术研究[D]. 黄艳.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3693408