發(fā)布時間：2018-06-19 00:14

  本文選題：立體視覺 + 變形��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：隨著土木工程專業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)接觸式測量手段在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形檢測中逐漸暴露出效率低，測量范圍有限等弊端。為了克服這些局限性，滿足結(jié)構(gòu)變形全過程測量要求，本文研究基于立體視覺的結(jié)構(gòu)變形全過程測量方法。針對該方法，研究基于對角線長度的三步標(biāo)定算法與，基于立體視覺的結(jié)構(gòu)變形全過程測量算法。在上述算法基礎(chǔ)上，編譯立體視覺結(jié)構(gòu)變形測量軟件，，并進(jìn)行試驗研究。 本文的研究內(nèi)容主要包括： (1)對傳統(tǒng)兩步標(biāo)定算法進(jìn)行改進(jìn)，提出基于對角線長度的立體視覺像機標(biāo)定算法。本文在第二步中，采用LM算法對左右像機參數(shù)分別優(yōu)化，以提高優(yōu)化效率；在兩步優(yōu)化的基礎(chǔ)上，以對角線長度作為約束條件，采用LM算法對像機外參數(shù)進(jìn)行全局優(yōu)化，縮放平移向量。編譯了可以自動標(biāo)定的三步優(yōu)化標(biāo)定軟件。進(jìn)行商業(yè)標(biāo)定板對角線重建長度兩步標(biāo)定試驗、商業(yè)標(biāo)定板重建長度比較試驗以及自制標(biāo)定板重建長度比較試驗，試驗結(jié)果表明本文標(biāo)定算法優(yōu)于兩步法。 (2)提出基于立體視覺的結(jié)構(gòu)變形全過程測量算法。采用數(shù)字圖像相關(guān)方法進(jìn)行立體匹配和時序匹配，選擇ZNCC作為相關(guān)函數(shù)以及曲面擬合的方法進(jìn)行亞像素搜索；提出分塊匹配的思想，減小多點匹配計算量；采用更新參考圖的方法解決大變形情況下的測點誤匹配問題；建立16節(jié)點的拉格朗日三次形函數(shù)，結(jié)合滑動平均的方法得到平滑的位移場；引入了格林應(yīng)變張量，求解應(yīng)變場。在上述算法基礎(chǔ)上，編譯立體視覺結(jié)構(gòu)變形測量軟件。 (3)完成304不銹鋼試件拉伸試驗和三層框架模型振動全程監(jiān)測試驗。將立體視覺方法測得的304不銹鋼試件拉伸試驗位移與應(yīng)變數(shù)據(jù)，與引伸計及應(yīng)變片的結(jié)果對比，驗證本文算法的可靠性，在此基礎(chǔ)上給出面外位移、位移場、應(yīng)變場，驗證算法的實用性；將立體視覺方法得到的三層框架模型振動全程監(jiān)測數(shù)據(jù)與位移計結(jié)果比較，驗證算法的可靠性，使用立體視覺方法對位移計撤掉或損壞以及結(jié)構(gòu)倒塌情況下三層框架模型進(jìn)行全程監(jiān)測，驗證本文算法用于結(jié)構(gòu)變形全過程測量的可行性。
[Abstract]:With the rapid development of civil engineering specialty, the traditional contact measuring method has gradually exposed the disadvantages of low efficiency and limited measurement range in the deformation detection of structure or component. In order to overcome these limitations and meet the requirements of the whole process of structural deformation measurement, this paper studies the whole process measurement method based on the vertical body vision. In this method, the three step calibration algorithm based on diagonal length and the whole process measurement algorithm based on stereoscopic vision are studied. Based on the above algorithm, the software of the stereoscopic visual structure deformation measurement is compiled, and the experimental research is carried out.
The main contents of this paper are as follows:
(1) to improve the traditional two step calibration algorithm, a stereoscopic image machine calibration algorithm based on diagonal length is proposed. In this paper, in the second step, the LM algorithm is used to optimize the parameters of the left and right image machines to improve the optimization efficiency. On the basis of the two step optimization, the diagonal length is used as the constraint condition, and the LM algorithm is used for the external parameters of the image machine. The three step optimization calibration software that can be automatically calibrated is compiled. The two step calibration test of the diagonal reconstruction length of the commercial calibration board, the comparison test of the commercial calibration plate reconstruction length and the comparison test of the self-made calibration plate reconstruction length are carried out. The results show that the calibration algorithm is superior to the two step method.
(2) a complete process measurement algorithm for structural deformation based on stereoscopic vision is proposed. The digital image correlation method is used for stereo matching and timing matching, and ZNCC is selected as the correlation function and surface fitting method for subpixel search, and the idea of block matching is proposed to reduce the computation of multi point matching; the method of updating reference graph is used to solve the problem. The problem of mismatching of measuring points in large deformation is solved. The Lagrange three shape function of the 16 node is established, and a smooth displacement field is obtained with the method of sliding average. The Green strain tensor is introduced to solve the strain field. On the basis of the above algorithm, the deformation measurement software of the stereo vision structure is compiled.
(3) complete the tensile test of 304 stainless steel specimens and the whole course monitoring test of three story frame model. The data of displacement and strain of tensile test of 304 stainless steel specimens obtained by stereoscopic vision method are compared with the results of extensometer and strain gauge, and the reliability of the algorithm is verified. On this basis, out of plane displacement, displacement field and strain field are verified. The practicability of the algorithm is made. The reliability of the algorithm is verified by comparing the whole range monitoring data of the three layer frame model with the displacement meter. The three-dimensional vision method is used to monitor the displaced or damage of the displacement meter and the three layer frame model under the condition of structural collapse. The feasibility of process measurement.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU317

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本文編號：2037433