基于三维激光扫描技术的隧道衬砌表面裂缝检测与管理研究
发布时间：2023-03-11 08:45
裂缝等病害信息的定量化提取,一直是无损检测的目标。裂缝最大宽度和长度的确定在建筑物的结构评价和风险评估中起着重要作用。隧道工程施工、运营过程中主体结构的裂缝检测,主要手段为人工拍照和现场记录。该方法采集效率低、数据质量差,无法定量获取裂缝的关键几何信息。伴随地铁隧道急剧增加的施工检测、运营维护需求,隧道结构病害亟待经济、快速且准确的新技术检测手段。三维激光扫描技术近年获得快速发展,已经经开始尝试应用到土木工程的质量管理领域。随着施工自动化的发展,施工现场的管理流程和组织模式也日益迫切的需要再造和优化。因此,采用三维激光扫描技术研究隧道衬砌表面裂缝检测,并基于此探讨了施工现场裂缝等病害信息质量管理相应的流程设计。基于三维激光扫描技术对隧道衬砌表面裂缝进行检测,包括裂缝采集、裂缝提取。并在此基础上,探讨了施工项目裂缝等病害信息现场质量管理的流程和组织设计。裂缝采集方面,兼顾数据采集的精度、效率,结合裂缝提取所需要的点云信息分析,系统地研究了采集方案和裂缝检测精度的关系。制定了满足隧道衬砌裂缝检测需要的点云采集、预处理方案。裂缝提取方面,在结合LMS算法和RANSAC算法拟合曲面的基础上,进...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及目前存在问题
1.2.1 基于三维激光扫描技术的隧道检测系统应用
1.2.2 基于三维激光扫描技术的隧道检测理论研究
1.2.3 基于三维激光扫描技术的项目组织管理研究
1.2.4 目前存在问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
1.3.4 研究创新点
1.4 本章小结
第二章 隧道衬砌点云数据采集及预处理研究
2.1 三维激光扫描技术
2.1.1 机器视觉理论
2.1.2 测量原理和技术特点
2.1.3 扫描仪分类和应用
2.1.4 技术的局限性
2.2 裂缝提取所需点云信息分析和采集方案设计
2.2.1 地铁盾构隧道衬砌的特点
2.2.2 裂缝提取所需点云信息分析
2.2.3 隧道衬砌点云采集方案设计
2.3 点云数据的预处理流程和方法
2.3.1 点云数据的拼接
2.3.2 点云数据的去噪
2.3.3 ROI区域的分割
2.4 本章小结
第三章 基于RANSAC和Alpha Shapes算法提取曲面点云裂缝
3.1 点云数据裂缝信息提取整体流程
3.2 点云数据曲面拟合算法
3.2.1 LMS算法
3.2.2 RANSAC算法
3.2.3 结合LMS算法和RANSAC算法拟合曲面
3.3 裂缝内部点云移除及圆柱面展开
3.3.1 裂缝内部点云移除方法
3.3.2 圆柱面投影及展开方法
3.4 裂缝识别和几何信息提取算法
3.4.1 Alpha Shapes算法
3.4.2 Delaunay三角剖分法
3.4.3 Delaunay三角剖分改进的Alpha Shapes算法提取裂缝轮廓
3.5 算法检验
3.5.1 结合LMS算法和RANSAC算法拟合曲面
3.5.2 Delaunay三角剖分改进的Alpha Shapes算法提取裂缝轮廓
3.6 本章小结
第四章 隧道衬砌裂缝检测效率分析与管理流程设计
4.1 隧道衬砌裂缝检测效率定性分析
4.2 裂缝信息管理系统设计
4.2.1 系统框架
4.2.2 功能设计
4.3 管理流程与组织结构分析和设计
4.3.1 管理流程分析和设计
4.3.2 组织结构分析和设计
4.4 基于熵理论和Arena仿真的组织效率定量评价
4.4.1 基于熵理论的组织结构有序度评价
4.4.2 基于Arena仿真的组织结构运行效率评价
4.5 本章小结
第五章 厦门地铁三号线衬砌管片裂缝提取及管理效率实证
5.1 工程概况
5.2 点云数据采集及预处理
5.2.1 基于Lecia P40的点云数据采集
5.2.2 基于Cyclone的点云数据预处理
5.3 衬砌管片裂缝信息提取
5.3.1 ROI区域局部曲面拟合
5.3.2 裂缝内部点云移除及圆柱面展开
5.3.3 裂缝几何信息提取
5.3.4 裂缝提取结果分析
5.3.5 裂缝提取精度影响因素分析
5.4 三维激光扫描和人工巡检检测结果的比较分析
5.5 裂缝信息管理流程与组织结构效率评价
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 未来的工作
参考文献
附录
在读期间参与科研与研究成果
致谢
本文编号：3759560
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及目前存在问题
1.2.1 基于三维激光扫描技术的隧道检测系统应用
1.2.2 基于三维激光扫描技术的隧道检测理论研究
1.2.3 基于三维激光扫描技术的项目组织管理研究
1.2.4 目前存在问题
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
1.3.4 研究创新点
1.4 本章小结
第二章 隧道衬砌点云数据采集及预处理研究
2.1 三维激光扫描技术
2.1.1 机器视觉理论
2.1.2 测量原理和技术特点
2.1.3 扫描仪分类和应用
2.1.4 技术的局限性
2.2 裂缝提取所需点云信息分析和采集方案设计
2.2.1 地铁盾构隧道衬砌的特点
2.2.2 裂缝提取所需点云信息分析
2.2.3 隧道衬砌点云采集方案设计
2.3 点云数据的预处理流程和方法
2.3.1 点云数据的拼接
2.3.2 点云数据的去噪
2.3.3 ROI区域的分割
2.4 本章小结
第三章 基于RANSAC和Alpha Shapes算法提取曲面点云裂缝
3.1 点云数据裂缝信息提取整体流程
3.2 点云数据曲面拟合算法
3.2.1 LMS算法
3.2.2 RANSAC算法
3.2.3 结合LMS算法和RANSAC算法拟合曲面
3.3 裂缝内部点云移除及圆柱面展开
3.3.1 裂缝内部点云移除方法
3.3.2 圆柱面投影及展开方法
3.4 裂缝识别和几何信息提取算法
3.4.1 Alpha Shapes算法
3.4.2 Delaunay三角剖分法
3.4.3 Delaunay三角剖分改进的Alpha Shapes算法提取裂缝轮廓
3.5 算法检验
3.5.1 结合LMS算法和RANSAC算法拟合曲面
3.5.2 Delaunay三角剖分改进的Alpha Shapes算法提取裂缝轮廓
3.6 本章小结
第四章 隧道衬砌裂缝检测效率分析与管理流程设计
4.1 隧道衬砌裂缝检测效率定性分析
4.2 裂缝信息管理系统设计
4.2.1 系统框架
4.2.2 功能设计
4.3 管理流程与组织结构分析和设计
4.3.1 管理流程分析和设计
4.3.2 组织结构分析和设计
4.4 基于熵理论和Arena仿真的组织效率定量评价
4.4.1 基于熵理论的组织结构有序度评价
4.4.2 基于Arena仿真的组织结构运行效率评价
4.5 本章小结
第五章 厦门地铁三号线衬砌管片裂缝提取及管理效率实证
5.1 工程概况
5.2 点云数据采集及预处理
5.2.1 基于Lecia P40的点云数据采集
5.2.2 基于Cyclone的点云数据预处理
5.3 衬砌管片裂缝信息提取
5.3.1 ROI区域局部曲面拟合
5.3.2 裂缝内部点云移除及圆柱面展开
5.3.3 裂缝几何信息提取
5.3.4 裂缝提取结果分析
5.3.5 裂缝提取精度影响因素分析
5.4 三维激光扫描和人工巡检检测结果的比较分析
5.5 裂缝信息管理流程与组织结构效率评价
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 未来的工作
参考文献
附录
在读期间参与科研与研究成果
致谢
本文编号：3759560
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