基于图像处理技术的线形识别的实验研究

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1、基于图像处理技术的线形识别的实验研究刘浩舒小娟孙华施政湖南科技大学土木工程学院对于悬索桥，斜拉桥和拱桥来说，索或拱轴线的线形对整个桥梁的运营至关重要.通过室内实验对拉索进行模拟研究，采用基于图像处理技术对拍摄获得的图像进行图像转换、图像增强以及边缘检测处理，从而拉索的边缘图像坐标，再根据人工标志获取的图像转换系数实现线形识别的目的.通过多组对比实验，获得了正确的拍摄方法，运用该方法可以得到很高的线形识别的精度.关键词：图像处理;拉索;拱轴线;线形识别;和y=y。可以得出水平X方向和竖直Y方向的转换系数vx、vy:2.2边

2、缘曲线拟合为了实现拉索的线形识别，我们可采取边缘检测的方法获取拉索的边缘，而经边缘检测后得到的图像屮存在上下两个边缘，而我们需要获取的是拉索屮心的线形，所以需要对拉索的上、下边缘分别取平均值，再由上、下边缘的平均值获得拉索中心线的坐标，这才是进行拉索线形识别的所需的坐标.2.3不同人工标志对线形识别结果的影响人工标志可以用来获取像片的转换系数，采用哪一种形式的人工标志也是非常重要的.每一种人工标志都有其特点，不同的人工标志得到实验结果也存在差异.本次实验只采用点阵人工标志和圆形人工标志两种标志进行比较，在其他试验条件和同

3、的前提下得出的实验结果如表1所示.表1不同人工标志获得的线形识别结果下载原表根据上述的实验结果，不难发现，运用点阵标志得到的精度比圆形标志的低，主要是因为点阵人工标志参与求取转换系数的像素点的个数较少，偶然误差对其的影响较大.对于采用点阵标志来说，若想提高线形识别的精度就不得不增加点阵中点的数量，但是点的数量越多，获取点阵中所有点的坐标工作量也和应的大大增加.因为圆形人工标志读取图像中的标志对应的像点坐标更加的容易.综上，采用圆形人工标志具有更多的优势.2.4拍摄距离对线形识别结果的影响本实验采用圆形人工标志获取图像距离

4、与实际距离的转换系数.当圆形人工标志的直径一定时，拉索在像片中所占的像素点数量随着拍摄距离的增大而减小.釆用正直或近似正直拍摄方式进行拍摄，不同拍摄距离获得的拉索线形结果如表2所示.表2不同拍摄距离获得的线形识别结果根据实验的结果，在其他条件相同的情况下，随着拍摄距离的增加，悬链线方程的系数a的误差越来越大，这主要是因为随着拍摄距离的増大，同样大小的圆形标志在像片中所占的像素点的数量越少，参与椭圆拟合的点数越少，得到转换系数的精度越低.从实验结果可以看出，当拍摄距离为4~6m时，其线形识别的精度很高，与实际值相差小于1%

5、,当拍摄距离大于10m时，其线形识别的精度一般，与实际值相差大于1%.综上，在满足拍摄条件的情况下，拍摄距离越小得到的线形识别精度越高.2.5形人工标志直径大小对线形识别结果的影响本实验采用圆形人工标志获取图像距离与实际距离的转换系数.不同直径的圆形标志经边缘检测后得到的边缘像素点数量存在差异，进而对转换系数产牛.影响，最终导致拉索的线形识别产生差异.采用正直或近似正直拍摄方式，不同的圆形标志直径大小获得的拉索线形结果如表3所示.表3不同大小的标志直径获得的线形识别结果下载原表根据实验结果，不难得出，当拍摄距离不变的情况

6、下，索的线形识别精度随着人工标志的直径大小的增加而提高.当人工标志半径为2cm时，拉索的线形识别曲线方程与拉索的实际相差很大，是因为当人工标志半径过小时，进行边缘检测得到的边缘像素点的个数过小，其拟合出的椭圆的的长轴和短轴的长度精度过低，使得最后的拉索线形识别的精度过低.当人工标志的半径达到一定的大小以后，拉索的线形识别精度与提高很小.综上，在满足条件的情况下，圆形标志的半径越大越有利.2.6拍摄角度对线形识别结果的影响正直或近似正直的拍摄方式能获得较好的效果，能使得拍摄倾角很小，大大降低丫由于倾斜拍摄造成的影响，从而使

7、得像片的上下左右能够均匀分布.当倾斜拍摄时，像片中的拉索所在的像平面的横向和纵向跟物方坐标的Y轴、Z轴存在一个转角，对拉索的线形识别会产生影响.由于不同拍摄角度的影响造成的拉索线形识别的结果如表4所示.表4不同拍摄角度获得的线形识别结果根据实验结果，不难得到，不论是竖直方向还是水平方向的旋转拍摄，索的线形曲线的精度随着拍摄角度的增大而降低.当旋转角度控制在5°以内时，其对结果的影响非常小，可以满足测量要求.3结语本文采用多组室内对比实验，研宄不同的人工标志、拍摄距离、标志的大小、拍摄角度对线形识别精度的影响.通过室内实验

8、可以得到采用尽可能大的圆形人工标志并采用垂直或近似垂直的拍摄方式进行拍摄，获得的线形识别的精度非常高.[1]王汉章.近景摄影测量方法在桥梁动静载检测上的应用研究[D].吉林大学硕士学位论文，2013.[2]尹兰.基于数字图像处理技术的混凝土表面裂缝特征测量和分析[D].东南人学学位论文，2006.[3]卢晓霞.基于图