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基于数字图像处理的桥梁结构裂缝与位移测量研究
| 论文题名： | 基于数字图像处理的桥梁结构裂缝与位移测量研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;裂缝检测;位移测量;图像处理;匀光优化;目标识别 |
| 摘要： | 随着国家经济的发展，交通建设对社会经济的基础支撑作用日趋明显，截止2016年12月，我国高速公路的里程已突破13万公里，桥梁达80.53万座。随着交通基础设施建设的进一步推进，交通建设将逐步由大规模建设向建养并重过渡，而运营阶段的检测与维护将逐渐成为工作重点。桥梁工程结构作为交通基础设施的重要组成部分，其检测与维护对交通运输的正常运营具有十分重要的意义。传统的桥梁结构裂缝检测主要依赖于专业技术人员的人工检测，其效率和精度均有待提高。传统的位移测量设备是接触型的，通常只能测量一个测点的位移，有必要开发新的位移测量方法。随着现代信息技术的发展，基于信息技术的桥梁结构检测将逐渐取代传统方法的位置。本文研究了基于数字图像处理技术的桥梁结构裂缝和位移测量方法，主要研究内容如下： (1)综述了国内外的研究文献，总结了基于数字图像处理的桥梁裂缝检测与振动测量的研究现状和发展趋势，然后拟定了研究内容和技术路线。 (2)介绍了数字图像处理的相关理论和方法，包括数字图像的产生过程和透视投影成像空间理论。然后，对数字图像处理的各主要方法进行了详细的分析和比较。改进了传统的裂缝检测图像处理流程，并基于 MATLAB编程实现了全自动的裂缝检测。 (3)设计了用于图像修正和标定的标定框，采用了基于颜色分量差与形状构造的标志识别方法，并实现了斜拍裂缝图像的自动化修正标定。改进了已有的图像匀光方法，开发出适用于桥梁裂缝检测的简易匀光算法。本文选择长细比与离散度为裂缝识别的判断参数，并采用内切圆法计算裂缝宽度。与传统的垂线法相比，内切圆法无需进行裂缝截断和曲线拟合，因而具有了更强的鲁棒性。 (4)设计了圆形的人工目标标志，并采用标志形状大小和构造特点为依据进行的目标识别。进行了拟合椭圆中心法的定位误差分析实验，并获得了不同角度、距离下的标志解析度与误差关系。基于 MATLB编写了系统标定、目标识别和定位的视频图像处理程序，并应用视频图像法测量了门型刚架与风洞节段模型的动态位移。通过与激光位移计的测量结果进行对比，发现两者的位移时程和频谱图像都极为吻合，证明本文方法可用于测量桥梁结构动态位移。 |
| 作者： | 裴耀东 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘志文;郭鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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