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《大连理工大学》 2010年
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基于图像技术的工程物监测与识别方法研究

刘天阳  
【摘要】: 工程物的图像监测,是指通过图像技术对工程作业对象的姿态、位置等参数,以及其它外部特征属性进行监测或者估算。传统的工程物监测方法主要是使用全站仪、GPS以及陀螺仪等专用仪器进行测量,费时费力,而且容易受到人员、场地等外界因素的影响。特别是在海洋环境中,由于现场环境的特殊性,导致很多大型工程物的监测问题长期以来始终难以解决。使用图像方法对工程物进行监测,不需要接触到被测对象,效率较高,而且对环境的要求很低。因此对图像监测方法进行研究在工程上具有重要意义。 直观上,工程物姿态参数的测算可以通过图象重构的方法来实现。本文首先介绍了两种工程物图像重构方法。第一种方法是激光扫描重构法,通过激光扫描仪和照相机进行工程物的三维重构;另一种方法是多视图重构法,通过两台摄像机在不同角度拍摄的目标图像来对工程物进行三维重构。实验表明,这两种方法能对工程物进行三维重构,但其结果易受到拍摄距离、拍摄角度这样的外部条件影响。 为解决工程环境中的图像监测问题,本文重点研究了如下内容: (1)对工程物的图监测方法进行研究,提出一种工程物姿态的单视图测算方法。重点研究了这种测算方法中的误差来源,并给出一种能够提高测算精度的数据归一化方法。模拟实验表明,这种方法具有较好的鲁棒性;图像实验的结果表明,其对于刚体姿态参数中的角度测算误差小于1.4°,位移测算误差约为16m(相对误差小于1%),基本满足工程的需要。在实际应用中,通过这种方法对深海导管架的入水参数进行了有效估算。 (2)对平面图像的度量矫正方法进行研究,结合海洋环境中的图像监测实际,提出一种通用的海面图像矫正方法。这种方法利用一个漂浮在海面的充气圆圈对海面图像进行度量矫正,重点研究了海浪波动对矫正结果的影响,并提出一种能够克服海浪波动影响的充气圈姿态筛选方法。通过模拟实验对这种度量矫正方法的鲁棒性进行了验证;图像实验表明,矫正后的海面图像中角度误差小于2°。 (3)对工程物的图像识别方法进行研究,提出了一种基于链码技术的图像分类识别方法。这种方法把图像中的物体边缘转化为链码表示,使用分词方法提取出对应的特征编码,再通过混合高斯模型来区分不同的识别对象。图像实验的结果表明,这种方法适合于识别纹理基元形状近似为圆形的纹理图像。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
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