【摘 要】
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水利大坝等大型混凝土建筑物表面缺陷的检测,对于保障建筑物结构安全具有重要意义,探索有效的自动化检测方法是急需解决的问题。本文以建筑物表面裂缝为检测对象,对混凝土建筑物的三维建模、中远距离成像和裂缝的自动检测等关键技术进行了较为系统的研究。主要工作和创新性如下:1.提出二维高效大尺度立体匹配（2D Efficient Large-Scale Stereo Matching,2D-ELAS）算法,实现
【基金项目】
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国家自然基金重点项目:大场景目标纹理特征的中远距离、高分辨率三维测量与定位研究,No:61535008,2016年-2020年；
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水利大坝等大型混凝土建筑物表面缺陷的检测,对于保障建筑物结构安全具有重要意义,探索有效的自动化检测方法是急需解决的问题。本文以建筑物表面裂缝为检测对象,对混凝土建筑物的三维建模、中远距离成像和裂缝的自动检测等关键技术进行了较为系统的研究。主要工作和创新性如下:1.提出二维高效大尺度立体匹配（2D Efficient Large-Scale Stereo Matching,2D-ELAS）算法,实现了摄影测量融合的混凝土建筑物三维建模。通过基础矩阵、极线偏差和平整性约束,设计基于快速边角（Fast Edge and Corner,FEC）特征点的立体匹配和约束地图迭代更新方法,获取可靠的匹配支撑点集合。由支撑三角形和匹配约束,采用二维贝叶斯概率估计得到稠密点云,实现弱纹理表面的三维重构。采用高分辨率摄影图像的拼接和配准,实现裂缝检测结果到三维模型的映射。2.建立圆边响应曲线的离焦估计模型,设计了模糊图像的离焦半径估计算法,并对多种噪声和运动模糊的影响进行了评估。基于测距调焦模型,提出调焦参数的优化标定方法,并对自动调焦成像系统进行了实验验证。3.分析了基于像素和基于区域的裂缝检测方法优缺点,依据有限状态机（Finite State Machine,FSM）理论,建立了一种新的FSM双边缘提取算子,提出基于随机森林的裂缝识别算法。研究了FSM算子的自适应阈值方法,完成了时间复杂度的分析和验证。对算法的检测灵敏度和处理速度,进行了对比和评估。4.研制了一套三维建模和摄影测量系统,包括高分辨率成像、三维建模、扫描控制、图像管理和裂缝分析等多个子系统。并采用所研制的系统对水利水闸的裂缝检测进行了综合测试实验,验证了总体检测系统的有效性。
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