基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统研究硕士研究生：王琳学号：1120359016导师：赵健康教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：仪器科学与工程系答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterBRIDGECRACKMEASUREMENTSYSTEMBASEDONBINOCULARSTEREOVISIONCandidate：WANGLinStudentID:1120

2、359016Supervisor：Prof.ZHAOJiankangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentscienceandtechnologyDepartmentofInstrumentScienceAffiliation：andEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所

3、呈交的学位论文《基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部

4、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学硕士学位论文基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统研究摘要桥梁裂缝的测量是桥梁工程中必不可少也是最重要的环节。而近几年兴起的计算机视觉测量由于其精度高、非接触、高效实时的优点已经成为国内外计算机研究的一个热点技术。本文将计算机视觉与桥梁裂缝测量结合起来，研究了双目立体视觉技术在桥梁裂缝测量中的作用和优势。方案

5、选用小型四旋翼无人机搭载双目拍摄系统拍摄桥梁照片。对无人机进行了简要的介绍，并设计了无人机稳定控制的方法。之后对拍摄的大量照片做图像预处理。通过对各种预处理算法的介绍和对比，选取了效果比较好的线性图像增强法让图像对比更明显，选用自定义3*3平滑滤波模板进行去噪处理，选用Sobel算子进行桥梁裂缝的边缘检测，得到最终的桥梁裂缝二值图，使裂缝的轮廓与背景区域分割开来。介绍了相机标定的意义，并详细分析了几种主要的相机标定方法，对于每种方法深入讲解了其原理和算法过程，并对比了这几种算法的优点和缺点，最终选用经典的张正友标定法进行双目相机的标定。本文重点

6、研究了图像的匹配工作。介绍了两类主要的图像匹配算法，通过分析各种算法以及针对桥梁裂缝二值图的特点，设计了一种适用于桥梁裂缝二值图的图像匹配方法。首先用外极线约束和灰度值约束将匹配范围缩小到少数候选点中，再应用归一化互相关算法进行相似性度量，最终找到确定的匹配点。经实验仿真，该方法能很好的I上海交通大学硕士学位论文对桥梁裂缝边缘的点进行匹配。在实验设置中，在三个不同角度下分别拍摄了两组桥梁裂缝照片进行尺寸计算，并在同一条件下与单目摄像机用图像处理方法计算的结果进行对比，实验结果说明基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统可以应用于实际中，并且鲁棒性

7、更强，测量结果更精确。整个软件是用C++语言在Qt平台上编写的。文章的最后对本文所做的工作做了详细总结，并对于以后需要改进或者拓展的工作领域做了一个展望。关键词：双目视觉；裂缝测量；图像匹配；相机标定II上海交通大学硕士学位论文BRIDGECRACKMEASUREMENTSYSTEMBASEDONBINOCULARSTEREOVISIONABSTRACTBridgecrackmeasurementisanessentialpartofbridgeproject,andcomputervisionmeasurementtechnologyhasb

8、ecomeahotspotofcomputertechnologyathomeandabroadasarisingtechnology,duetoit