基于图像的挠度测量研究

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挠度测量是结构变形检测的一个重要方面。然而使用传统的方法只能对局部进行测量,而不能得到全范围的变形情况。使用近景摄影测量技术可以对全局范围的挠度进行测量,其可以得到准确可靠的测量结果。然而传统的摄影测量方法对使用的相机有一定要求,而且在测量之前还需要设置大量标靶对测量系统进行标定,工作量比较大。如果选用合适的摄影测量技术,就可以降低设备的要求。  在相机方面,手机相机的解析度和成像质量不断提高,已经可以满足一般情况下的摄影需求。在摄影测量技术方面,如果充分利用图像中的几何信息,仅从一幅图像中也能实现测量,这样,使用低成本相机也能得到稳定的测量系统。单应估计反应的是中心投影变换下,物方平面和像平面上点和线的对应关系,使用单应估计即可求出相应物方平面上的点的坐标,进而可以求出挠度。  考虑到挠度变形发生在同一平面上,本文提出了使用单应估计的方法、仅仅使用 A4纸做的标靶,使用手机相机拍照即实现了挠度的测量。因为这个方法充分使用了图像中的几何信息,从一幅图像中即实现了测量,不需要对相机进行提前标定,这就大大提升了挠度测量的便捷性,降低了成本。  在精度分析中,主要考虑了离散因子、镜头畸变和阀值选取三个方面。通过对比分析发现,一般情况下,采取三元素的相机模型即可达到较高的精度,因此可以不用考虑尺度因子的影响。由于手机拍摄照片本身都经过了畸变去除,因此,如果使用iphone5手机相机,其畸变也无需考虑。但是由于利用直线阀值提取直线点,因此需要选择合适的直线阀值,阀值过大会丢失直线信息,过小又会检测出错误的直线片段。如果选择合适的阀值,使用此技术就可以得到较精确的结果。  最后使用了一个薄壁钢管的简支梁实验,并对其进行了测量,将其结果与理论分析结果进行了比较,发现测量结果与理论值一致,说明此方法是简便可行的。
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