改進影像面配準的橋面全息變形獲取方法探索
發(fā)布時間：2021-10-26 04:01
本論文依托導師主持的國家自然科學基金面上項目“基于影像輪廓線疊差分析獲取橋梁全息變形及結構狀態(tài)演繹方法探索（51778094）”,對鋼桁-砼組合梁在分級加載下進行全息圖像數(shù)據(jù)采集試驗,完成對鋼桁-砼試驗梁基于圖像的三維數(shù)據(jù)模型恢復,獲取試驗梁橋面板的全息變形值,主要研究內(nèi)容如下:1.分析基于多視角立體影像數(shù)據(jù)模型恢復的理論基礎,針對數(shù)據(jù)模型恢復的過程,采用智能手機拍攝了一座小比例模型橋的數(shù)據(jù)圖像,得到模型橋的數(shù)字模型,整體尺寸一致且能夠清晰的展現(xiàn)模型橋梁的細部特征。2.為了提高數(shù)據(jù)處理的效率,提出基于特征區(qū)域剛性轉換的點云配準方法,在數(shù)據(jù)圖像中恢復得到的三維數(shù)據(jù)模型表面識別法向量波動明顯的面區(qū)域,在識別的面區(qū)域中選取多面交點、面與面交線等分點以及凹凸區(qū)域點�；谶@些點為特征約束進行數(shù)據(jù)模型粗配準,以粗配準點云模型位置參數(shù)為基礎,定義匹配點對之間的歐式距離平方和為目標函數(shù),通過迭代目標函數(shù)至收斂完成的兩個工況下的數(shù)據(jù)模型配準,明顯改善了數(shù)據(jù)模型配準的精度。3.在室內(nèi)完成了對鋼桁-砼試驗梁數(shù)字圖像數(shù)據(jù)采集的試驗研究,對試驗梁在損傷前后分別進行不同撓度變形狀態(tài)下數(shù)據(jù)模型的恢復,通過恢復獲得的...
【文章來源】：重慶交通大學重慶市
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
橋梁垮塌事件
第一章：緒論3分辨率的空間坐標數(shù)據(jù)，然后以點的形式展現(xiàn)橋梁表面的陣列式幾何圖形的三維數(shù)據(jù)，如圖1-2三維激光掃描數(shù)據(jù)可視化結果圖所示。圖1-2三維激光掃描數(shù)據(jù)可視化結果圖三維激光掃描儀按量測方式的不同可劃分為基于脈沖式、基于相位差、基于三角測距原理，三種方式在建筑結構中均有的應用。當前基于脈沖的車載移動式掃描儀在中大跨橋梁變形監(jiān)測中得到了廣泛應用，其優(yōu)勢在于使用的效率較高，采集過程速度快，采集區(qū)域廣，不影響橋梁運營[8]。缺點在于車載移動式三維激光掃描設備造價昂貴，而且采集過程易受到雨雪天氣影響，雨天由于地面積水會反射激光導致無法開展工作，造成橋面積水路段的三維形態(tài)數(shù)據(jù)無法完整采集，且霧天會阻擋激光束的傳播，導致數(shù)據(jù)無法采集。三維激光的應用發(fā)展歷史可以追溯到上個世紀90年代，1999年華盛頓大學的教授利用三維激光掃描技術對校內(nèi)的大衛(wèi)雕像進行了點云數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了對雕像實體模型的重建[9]；2001年澳大利亞科延科技大學的StuartGordon教授等人[10]利用高精度地面激光掃描儀在實體木橋上進行掃描成像，通過對橋墩處變形的研究表明該技術在建筑結構物的變形檢測當中有較好的準確性;2002年普渡大學對兩座運營的實橋完成了掃描量測工作，恢復了兩座實橋復雜的三維數(shù)據(jù)模型[11];2013年美國加州大學伯克利分校的Mosalam教授等人[12]在實驗室用三維激光掃描儀對一根鋼筋-砼輸送管進行了測量掃描,結果表明利用三維激光掃描儀能夠提供精準的結構模型信息。同時，Mosalam也對梁柱節(jié)點在三種損傷破壞狀
重慶交通大學碩士畢業(yè)論文6跨度較長。圖1-3人工巡檢橋梁檢測車巡檢是利用檢測車搭載的平臺對橋梁進行近距離細節(jié)觀測，其本質和人工巡檢相同，僅僅借助檢測車減少一部分工作量，如圖1-4橋梁檢測車所示。巡檢人員近距離借助水準儀、回彈儀、裂縫觀測儀等設備對橋梁的底部結構進行檢查，利用檢測設備可以對橋梁結構關鍵部位的力學性能進行檢測可以提供可信度較高的量化數(shù)據(jù)。其存在以下三點缺陷：a.橋梁檢測車租賃費用高，人工作業(yè)時間較長而且檢查效率較低，難以提供整體橋梁結構受力狀況；b.巡檢過程中檢測車的機動性差，檢測時需要占用一條專用車道，在給高速公路橋進行檢測時給交通運營帶來較大影響；c.利用檢測車通常都是高空作業(yè)，橋檢車僅為檢測工作人員提供監(jiān)測平臺，現(xiàn)場普遍存在安全隱患。圖1-4橋梁檢測車橋梁長期健康監(jiān)測系統(tǒng)[23]是利用在橋梁關鍵結構上安裝的風速風向儀、加速度傳感器（垂直）、應變傳感器、溫濕度傳感器等設備，為橋梁的維護檢修和管理決策提供依據(jù)與指導，如圖1-5潤揚大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)測點布置圖所示。
本文編號：3458787
【文章來源】：重慶交通大學重慶市
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
橋梁垮塌事件
第一章：緒論3分辨率的空間坐標數(shù)據(jù)，然后以點的形式展現(xiàn)橋梁表面的陣列式幾何圖形的三維數(shù)據(jù)，如圖1-2三維激光掃描數(shù)據(jù)可視化結果圖所示。圖1-2三維激光掃描數(shù)據(jù)可視化結果圖三維激光掃描儀按量測方式的不同可劃分為基于脈沖式、基于相位差、基于三角測距原理，三種方式在建筑結構中均有的應用。當前基于脈沖的車載移動式掃描儀在中大跨橋梁變形監(jiān)測中得到了廣泛應用，其優(yōu)勢在于使用的效率較高，采集過程速度快，采集區(qū)域廣，不影響橋梁運營[8]。缺點在于車載移動式三維激光掃描設備造價昂貴，而且采集過程易受到雨雪天氣影響，雨天由于地面積水會反射激光導致無法開展工作，造成橋面積水路段的三維形態(tài)數(shù)據(jù)無法完整采集，且霧天會阻擋激光束的傳播，導致數(shù)據(jù)無法采集。三維激光的應用發(fā)展歷史可以追溯到上個世紀90年代，1999年華盛頓大學的教授利用三維激光掃描技術對校內(nèi)的大衛(wèi)雕像進行了點云數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了對雕像實體模型的重建[9]；2001年澳大利亞科延科技大學的StuartGordon教授等人[10]利用高精度地面激光掃描儀在實體木橋上進行掃描成像，通過對橋墩處變形的研究表明該技術在建筑結構物的變形檢測當中有較好的準確性;2002年普渡大學對兩座運營的實橋完成了掃描量測工作，恢復了兩座實橋復雜的三維數(shù)據(jù)模型[11];2013年美國加州大學伯克利分校的Mosalam教授等人[12]在實驗室用三維激光掃描儀對一根鋼筋-砼輸送管進行了測量掃描,結果表明利用三維激光掃描儀能夠提供精準的結構模型信息。同時，Mosalam也對梁柱節(jié)點在三種損傷破壞狀
重慶交通大學碩士畢業(yè)論文6跨度較長。圖1-3人工巡檢橋梁檢測車巡檢是利用檢測車搭載的平臺對橋梁進行近距離細節(jié)觀測，其本質和人工巡檢相同，僅僅借助檢測車減少一部分工作量，如圖1-4橋梁檢測車所示。巡檢人員近距離借助水準儀、回彈儀、裂縫觀測儀等設備對橋梁的底部結構進行檢查，利用檢測設備可以對橋梁結構關鍵部位的力學性能進行檢測可以提供可信度較高的量化數(shù)據(jù)。其存在以下三點缺陷：a.橋梁檢測車租賃費用高，人工作業(yè)時間較長而且檢查效率較低，難以提供整體橋梁結構受力狀況；b.巡檢過程中檢測車的機動性差，檢測時需要占用一條專用車道，在給高速公路橋進行檢測時給交通運營帶來較大影響；c.利用檢測車通常都是高空作業(yè)，橋檢車僅為檢測工作人員提供監(jiān)測平臺，現(xiàn)場普遍存在安全隱患。圖1-4橋梁檢測車橋梁長期健康監(jiān)測系統(tǒng)[23]是利用在橋梁關鍵結構上安裝的風速風向儀、加速度傳感器（垂直）、應變傳感器、溫濕度傳感器等設備，為橋梁的維護檢修和管理決策提供依據(jù)與指導，如圖1-5潤揚大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)測點布置圖所示。
本文編號：3458787
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