本文關(guān)鍵詞：基于圖像處理的震損結(jié)構(gòu)快速識(shí)別研究

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【摘要】：地震常常給人類的生命財(cái)產(chǎn)造成非常嚴(yán)重的損失。地震發(fā)生后,防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)部門(mén)要對(duì)災(zāi)害的損失進(jìn)行評(píng)估,而對(duì)震損結(jié)構(gòu)的評(píng)估是其中的重要一環(huán),是地震現(xiàn)場(chǎng)震害調(diào)查、災(zāi)害損失評(píng)估、烈度評(píng)定、建(構(gòu))筑物安全鑒定以及震害預(yù)測(cè)和工程修復(fù)等工作的基礎(chǔ)。目前,對(duì)震損結(jié)構(gòu)的評(píng)估主要采取專家實(shí)地走訪、觀察與經(jīng)驗(yàn)結(jié)合的破壞情況等級(jí)劃分方法。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),這種方法存在損傷數(shù)據(jù)難獲取、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、依賴專家經(jīng)驗(yàn)、有安全隱患、資料收集不完備等不足。圖像處理技術(shù)的應(yīng)用使得實(shí)現(xiàn)震損結(jié)構(gòu)評(píng)估的快速化、自動(dòng)化成為可能。本文將圖像處理技術(shù)應(yīng)用于震損結(jié)構(gòu)快速評(píng)估方面,主要從墻體自動(dòng)識(shí)別、殘余變形檢測(cè)、建筑實(shí)體三維建模等三個(gè)方面作為切入點(diǎn)開(kāi)展研究。主要工作與創(chuàng)新成果如下：(1)墻體是結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要構(gòu)件,對(duì)墻體破壞情況的評(píng)估可以為整體結(jié)構(gòu)破壞提供重要信息。本文提出一種基于單幅圖像的墻體自動(dòng)識(shí)別方法。因墻體本身特征不明顯,可通過(guò)窗戶的識(shí)別來(lái)定位墻體。以實(shí)現(xiàn)單幅圖像中窗間墻的自動(dòng)識(shí)別為例說(shuō)明方法。獲取圖像后,首先進(jìn)行直線檢測(cè),并應(yīng)用改進(jìn)的直線連接方法對(duì)直線段進(jìn)行連接以獲取長(zhǎng)直線段。其次,提取直線兩側(cè)的圖像區(qū)域,通過(guò)區(qū)域的顏色特征篩選出窗戶邊框的候選直線并對(duì)窗戶側(cè)進(jìn)行標(biāo)記。最后,利用候選直線把整個(gè)圖像分割成若干子區(qū)域,并根據(jù)直線標(biāo)記和面積特征確定窗戶位置,進(jìn)而識(shí)別出窗間墻的位置。應(yīng)用個(gè)人手機(jī)拍攝實(shí)例圖像對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證分析,結(jié)果表明方法能較好地實(shí)現(xiàn)從單幅圖像中自動(dòng)識(shí)別窗間墻,且通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整,即可用于檢測(cè)其他類型的墻體。(2)結(jié)構(gòu)殘余變形是最能直接反映結(jié)構(gòu)破壞情況的指標(biāo)。本文利用殘余變形與梁柱的夾角滿足幾何關(guān)系的特點(diǎn),把殘余變形的檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為梁柱邊緣夾角測(cè)量問(wèn)題,進(jìn)而提出一種基于圖像處理的震損結(jié)構(gòu)殘余變形檢測(cè)方法。對(duì)結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行標(biāo)定后,由人工在標(biāo)定直線和梁柱邊緣附近粗選點(diǎn),用于大致確定目標(biāo)直線的范圍。為確保檢測(cè)精度,采用基于Canny邊緣檢測(cè)的主成分分析方法檢測(cè)出標(biāo)定直線和代表結(jié)構(gòu)邊緣的直線。因采集到的圖像通常并非正拍圖像,論文利用射影幾何的相關(guān)知識(shí),僅對(duì)直線進(jìn)行矯正,進(jìn)而通過(guò)計(jì)算矯正后結(jié)構(gòu)邊緣直線之間的夾角得到結(jié)構(gòu)的殘余變形。為驗(yàn)證方法的可行性,利用測(cè)試圖像和實(shí)際震損結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn),結(jié)果表明方法在不對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行矯正的情況下,實(shí)際殘余變形檢測(cè)的最大誤差不超過(guò)0.3°,較人工檢測(cè)有操作簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。(3)在開(kāi)展震害研究工作時(shí),使用單幅二維圖像,信息量太少,使用多幅二維圖像,又存在圖像間匹配不直觀的問(wèn)題,而目前常用的虛擬建模方法又不能很好地反映真實(shí)震害特點(diǎn),給震害研究工作的開(kāi)展增加了難度。為此本文提出一種基于圖像處理的三維結(jié)構(gòu)實(shí)體建模方法。首先要圍繞結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行序列圖像拍攝,為實(shí)現(xiàn)較好的重建效果,要求拍攝點(diǎn)相鄰的兩圖像間轉(zhuǎn)角不大于15°。其次,應(yīng)用圖像三維重建法,在提取圖像SIFT特征點(diǎn)并匹配后,應(yīng)用由運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)方法重建三維稀疏點(diǎn)云,通過(guò)多視圖立體視覺(jué)方法對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行稠密化,尺度變換后,再應(yīng)用泊松表面重建方法由稠密點(diǎn)云重建出三維表面,進(jìn)而通過(guò)紋理映射對(duì)表面進(jìn)行紋理貼圖,生成真實(shí)感強(qiáng)的三維模型。應(yīng)用實(shí)際震損結(jié)構(gòu)對(duì)方法的整體重建精度和細(xì)部重建效果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,方法能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)的三維重建,受小型局部遮擋影響不大,整體誤差僅為1.5%,且能夠很好的展示結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié),能夠較好地滿足整體震害研究的需要。
【關(guān)鍵詞】：震損結(jié)構(gòu) 圖像處理 快速識(shí)別 墻體識(shí)別 殘余變形檢測(cè) 三維重建
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU317;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 震損結(jié)構(gòu)評(píng)估的意義10-11
• 1.2 目前震損結(jié)構(gòu)的評(píng)估方法及其不足11-12
• 1.3 基于圖像的評(píng)估方法的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 2 數(shù)字圖像處理基本知識(shí)16-26
• 2.1 數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)16-17
• 2.2 特征檢測(cè)17-25
• 2.2.1 形狀17-22
• 2.2.2 顏色與紋理22-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 基于單幅圖像的墻體自動(dòng)識(shí)別26-37
• 3.1 直線檢測(cè)與連接27-30
• 3.1.1 直線檢測(cè)27
• 3.1.2 直線連接27-30
• 3.2 基于顏色特征對(duì)比的直線分類30-31
• 3.3 基于直線的圖像分割與窗間墻檢測(cè)31-32
• 3.3.1 圖像分割31-32
• 3.3.2 墻體識(shí)別32
• 3.4 實(shí)例驗(yàn)證與分析32-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 基于圖像處理的震損結(jié)構(gòu)殘余變形檢測(cè)37-46
• 4.1 基于主成分分析法的直線檢測(cè)37-39
• 4.2 基于射影幾何的直線矯正39-42
• 4.3 殘余變形檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法與實(shí)例驗(yàn)證42-44
• 4.3.1 測(cè)試圖像42-43
• 4.3.2 實(shí)例應(yīng)用43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 5 基于圖像處理的三維結(jié)構(gòu)實(shí)體建模46-56
• 5.1 圖像三維重建方法46-49
• 5.1.1 由運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)SFM46-47
• 5.1.2 多視圖立體視覺(jué)MVS47-48
• 5.1.3 泊松表面重建48-49
• 5.1.4 紋理映射49
• 5.2 實(shí)體結(jié)構(gòu)模型的三維重建與分析49-55
• 5.2.1 實(shí)體結(jié)構(gòu)整體重建49-54
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)細(xì)部重建試驗(yàn)54-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 6 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 論文總結(jié)56-57
• 6.2 未來(lái)工作展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 霍林生;;大數(shù)據(jù)時(shí)代結(jié)構(gòu)工程發(fā)展新趨勢(shì)的幾點(diǎn)思考[J];土木建筑工程信息技術(shù);2016年05期

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本文編號(hào)：1103768