基于摄影与目标自动识别的隧道断面测量技术研究

【摘要】：随着计算机运算速度的快速提高,基于图像处理和摄影测量处理的近景摄影测量技术得到了很大的发展,近景摄影测量在隧道断面测量中的应用也将越来越广泛。 论文简述了国内外隧道断面测量技术的现状和发展,提出了基于摄影与标志点自动识别的隧道断面测量的新方法;通过分析摄影测量常用标志点的形状、颜色、材料等属性,针对图像摄影所处隧道环境的特点,提出采用圆形回光反射标志点；对基于模板匹配的标志点识别,提出了一种改进的基于边缘梯度和Hausdorff距离矩阵的图像匹配算法,该算法采用边缘位置和梯度信息来计算Hausdorff距离,从而提高目标识别率,将图像划分成子模板来降低目标识别所用的时间,通过仿真实验分析了算法中各参数对匹配精度的影响；对基于连通区域标记的标志点识别,提出了一种基于图像隔列扫描和区域生长的二值标志点图像连通区域标记的改进算法,该算法可以克服连通区域重复标记的问题,而且由于减少了图像扫描次数,从而减少算法的运行时间,实验结果表明了算法的有效性；采用改进的连通区域标记算法,利用VC++开发了一个隧道断面测量系统TSMS,系统通过对隧道断面影像处理,实现了标志点自动识别、标志点中心坐标自动提取及物像坐标转换；对各标志点采用三次参数样条插值法进行拟合来逼近隧道实际断面轮廓线,继而计算出超欠挖面积；阐述了系统各功能模块的实现方法及编程中涉及到的关键技术,并进行了试验验证和误差分析,试验结果验证了本系统对距离量测的可行性和准确性,其测量精度可以达到工程实际要求。