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基于结构光的隧道裂缝检测技术研究与实现
| 论文题名： | 基于结构光的隧道裂缝检测技术研究与实现 |
| 关键词： | 隧道裂缝检测;三维重建;结构光;系统标定;ICP配准 |
| 摘要： | 随着城市交通轨道的发展，隧道的安全状态监测十分重要，裂缝是隧道主要病害之一。针对传统的隧道裂缝检测技术无法得到裂缝深度信息，难以区分油污、水渍等干扰难题，本文采用结构光的三维测量技术对隧道裂缝进行检测，通过获取裂缝的三维信息，实现对隧道裂缝的有效检测。 本文采用投影仪将经过正弦编码的光栅条纹对被测物进行投射，运用摄像机获得经过编码的被测物光栅条纹图像，采用相位展开技术对获得的系列图片进行解包，通过相位-高度映射关系获得裂缝的三维信息。在对隧道裂缝三维重建的过程中需要精细的标定，详细分析和介绍了测量系统的系统标定原理及过程，对投影仪标定方法进行了优化，最后获得了摄像机和投影仪的内外参数。 针对使用相位展开技术对图像进行解包的问题，深入研究和分析了结构光三维测量的相位展开技术。通过四步相移法分别与最小二乘法、枝切法和多频外差法相结合进行相位展开，经过实验得出四步相移法与多频外差法相结合的算法精度最高。因此，本文选用四步相移法和多频外差法相结合的方法进行对隧道裂缝图像相位展开，之后根据系统标定数据模拟对隧道裂缝进行三维重构。 考虑到隧道的长度及裂缝的非单一性，拍摄了多组连续的裂缝图片并采用ICP算法对其进行拼接，运用高度差算法对隧道裂缝进行识别。实验表明，在油污、水渍等干扰因素影响下，结构光三维测量技术可以识别出隧道裂缝三维信息，对于提高隧道裂缝识别的准确率和科学指导隧道的养护维修，具有重要意义。 |
| 作者： | 周格 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 王震洲;孙祎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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