如何计算像素当量_基于非线性标定的桥梁裂缝精确视频测量技术研究

摘要：桥梁裂缝测量是桥梁工程安全保障中的重要环节,而目前采用的方法主要是依赖于人工进行桥梁裂缝测量,存在劳动强度大、测量精度低、工作效率低、危险系数大等弊端。基于计算机视觉的非接触式无损测量方法是该领域的热点方向,具有高精度、高效率、低成本等优点,鉴于此,本文提出了一种基于立体视觉的桥梁裂缝精确测量方法,采用非线性的相机高精度标定方法,能有效提高桥梁裂缝测量的精度。相机分辨率为2560*1920,物理焦距长15mm,相机底片长7.52mm,当裂缝距离相机50cm时,尺寸参数误差在0.1mm内,逼近理论最高像素当量。本文所做的主要工作是:(1)桥梁裂缝识别技术。综合介绍识别桥梁裂缝所用的图像预处理方法,针对桥梁裂缝图像光照不足、背景干扰繁杂的问题,选用效果较好的直方图均衡化增强图像对比度,选用自适应中值滤波的方法进行去噪处理,选用OTSU算法二值化分割初步提取裂缝,选用Sobel算子提取裂缝边缘,使图像中的裂缝轮廓和背景区域得到明显区分。经过上述处理后,识别可靠度为80%。(2)桥梁裂缝精确测量技术。介绍了双目视觉系统纵向测距的原理,以及利用单目相机的像素当量计算裂缝尺寸参数的测量原理。选用半全局立体匹配算法(SGM)进行双目立体视觉匹配。(3)双目相机非线性标定技术。重点研究了摄像机的标定技术,对比分析了三种常规的相机标定方法,提出了本文所采用的改进的非线性标定模型,根据采集到的棋盘格标定板上各角点的像素当量(单个像素对应的实际尺寸大小),利用四次多项式拟合成像平面的像素当量模型,拟合模型的系数与待测物到相机的距离成正比。因此使用该方法计算裂缝尺寸时,需要先计算裂缝到相机的距离,确定拟合的系数,从而确定成像平面的像素当量拟合方程。(4)基于立体视觉的桥梁裂缝测量验证。设置严格的对比实验,验证本文所提方案的可行性和优越性。为便于该测量方法的工程化及裂缝测量算法的调试优化,基于Visual Studio和OpenCV开发了一套能够识别桥梁裂缝、测量其尺寸参数的应用软件。

总结

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