摘要：橋梁裂縫測量是橋梁工程安全保障中的重要環節,而目前采用的方法主要是依賴于人工進行橋梁裂縫測量,存在勞動強度大、測量精度低、工作效率低、危險系數大等弊端。基于計算機視覺的非接觸式無損測量方法是該領域的熱點方向,具有高精度、高效率、低成本等優點,鑒于此,本文提出了一種基于立體視覺的橋梁裂縫精確測量方法,采用非線性的相機高精度標定方法,能有效提高橋梁裂縫測量的精度。相機分辨率為2560*1920,物理焦距長15mm,相機底片長7.52mm,當裂縫距離相機50cm時,尺寸參數誤差在0.1mm內,逼近理論最高像素當量。本文所做的主要工作是:(1)橋梁裂縫識別技術。綜合介紹識別橋梁裂縫所用的圖像預處理方法,針對橋梁裂縫圖像光照不足、背景干擾繁雜的問題,選用效果較好的直方圖均衡化增強圖像對比度,選用自適應中值濾波的方法進行去噪處理,選用OTSU算法二值化分割初步提取裂縫,選用Sobel算子提取裂縫邊緣,使圖像中的裂縫輪廓和背景區域得到明顯區分。經過上述處理后,識別可靠度為80%。(2)橋梁裂縫精確測量技術。介紹了雙目視覺系統縱向測距的原理,以及利用單目相機的像素當量計算裂縫尺寸參數的測量原理。選用半全局立體匹配算法(SGM)進行雙目立體視覺匹配。(3)雙目相機非線性標定技術。重點研究了攝像機的標定技術,對比分析了三種常規的相機標定方法,提出了本文所采用的改進的非線性標定模型,根據采集到的棋盤格標定板上各角點的像素當量(單個像素對應的實際尺寸大小),利用四次多項式擬合成像平面的像素當量模型,擬合模型的系數與待測物到相機的距離成正比。因此使用該方法計算裂縫尺寸時,需要先計算裂縫到相機的距離,確定擬合的系數,從而確定成像平面的像素當量擬合方程。(4)基于立體視覺的橋梁裂縫測量驗證。設置嚴格的對比實驗,驗證本文所提方案的可行性和優越性。為便于該測量方法的工程化及裂縫測量算法的調試優化,基于Visual Studio和OpenCV開發了一套能夠識別橋梁裂縫、測量其尺寸參數的應用軟件。

總結

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