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原文传递桥梁倾斜摄影测量技术研究

论文题名：	桥梁倾斜摄影测量技术研究
关键词：	桥梁工程;结构监测;三维重建;倾斜摄影测量
摘要：	我国作为桥梁建设大国，对桥梁结构进行监测、检测并评估其结构状态是在日常维护中需要解决的问题，传统桥梁检测作业效率较低，因此桥梁智能检测技术应运而生，智能化、自动化的检测需要桥梁结构信息的支持，但实际工程中部分老旧桥梁存在设计施工资料不完整的情况阻碍了桥梁智能检测技术的开展。针对获取这些桥梁结构信息的需求，本文利用倾斜摄影测量技术获取桥梁数字化信息模型，其具有快速、真实、包含空间地理信息的优势可为桥梁信息化管理以及BIM重建提供相应技术和数据支持。　　本文以具体的桥梁工程结构为试验研究对象，利用倾斜摄影测量、计算机视觉等技术以及无人机和计算机等硬件平台针对桥梁的实景三维重建等关键问题进行研究并且完成了如下的工作：　　(1) 研究倾斜摄影测量及三维实景重建的关键技术和基本原理，包括摄影测量原理、影像联合平差、影像密集匹配中涉及的尺度不变特征转换（SIFT）算法以及运动恢复结构多视角立体重建（SFM-MVS）算法和点云构网、纹理映射等技术。　　(2) 针对桥梁结构的特殊结构形式，选用特定无人机平台以及飞控软件组成前期外业工作的采集系统，并对非量测相机的标定原理进行深入研究，由此对无人机相机进行标定工作，建立相机像素位置与真实场景点之间的关系。选择相应的摄影测量和三维重建软件以及搭建的计算机平台组成内业处理系统，建立桥梁倾斜摄影测量的软硬件系统。　　(3) 基于摄影测量及三维重建的技术和原理设计验证实验，以Python语言编写特征提取与匹配、构建Delaunay三角网的实验代码结合MVS算法源码以及Context Capture软件对采集的石狮和椅子影像集进行了三维重建的实验验证。　　(4) 研究基于无人机倾斜摄影测量和贴近摄影测量技术构建桥梁实景三维模型的影像采集和重建方法。结合该方法对万州某城市道路桥梁、内江沱江四美大桥、綦江城北大桥等实际桥梁工程进行飞行航线设计和影像采集，对采集到的影像进行检查以及预处理工作，探究通过Metashape以及Context Capture软件建立桥梁结构的实景三维模型的技术流程，进而成功建立桥梁的实景三维模型，对实景三维模型进行修整后对成果的外观精细程度依据规范进行评价。研究桥梁结构点云分类以实现桥梁结构单体化，利用布料滤波算法对桥梁本体与地面点进行分离并与其他滤波方法展开对比及数据分析。　　(5) 针对基于无人机倾斜摄影测量实景三维模型成果进行模型精度和结构精度的评价，结果表明利用该方法重建的桥梁实景三维模型符合规范中对精度的要求。最后基于RANSAC算法探测单体桥梁点云模型的结构形态组成并实现自动化的桥梁结构尺寸提取，对自动提取的桥梁结构信息数据进行分析。
作者：	陈正飞
专业：	土木工程
导师：	陈斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023