基于机器视觉的桥梁自动监测系统研究

发布时间：2017-04-13 10:52

  本文关键词：基于机器视觉的桥梁自动监测系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国民经济持续快速的发展,桥梁建设进入了辉煌的时期,桥梁健康监测也随之成为研究热点,机器视觉与无线通讯技术的飞速发展给桥梁监测带来了新的发展机遇。因此,本文设计了一套基于机器视觉的无线自动监测系统,实现对桥梁应变、裂缝、位移、索力的长期监测。主要完成了以下工作:1、对监测端的各种硬件设备进行设计,实现了系统监测设备的无线采集功能;在无线路由器中移植嵌入式OpenWrt系统以及MJPG-streamer等软件,并根据MJPG-streamer的工作原理、Web服务器访问原理、无线路由器映射原理,对MJPG-streamer和Open Wrt系统进行编程设计,实现了监测端的实时采集与远程无线传输。2、监控端以LABVIEW作为系统的总控平台,通过调用硬件与软件,并结合LABVIEW的函数功能进行编程,设计了包含选择监测方向的登录模块,以及远程图像预览、计算区域手动选择、循环采集照片、实时计算、数据可视化、自动报警等模块,实现了系统监控端的各项功能。3、根据图像相关法以及亚像素插值与最小二乘法,在MATLAB中进行算法编程与数据可视化编程,并将其导入到系统的计算模块,完成对全场应变监测子系统的设计;针对桥梁实际监测,提出了监测方案,并将该系统应用于框架模型试验中,得到了全场应变数据。4、运用图像处理技术,提取裂缝宽度参数,利用MATLAB编程实现该过程并将其导入到系统的计算模块,完成对裂缝宽度监测子系统的设计;针对桥梁实际监测,提出了工形以及直线与圆形相结合的电动导轨现场布设方案,解决了主梁与墩柱部位检测不便、劳动强度大、漏检、无法长期监测等问题,并将该系统应用于带裂缝的混凝土模型试验中,得到了裂缝宽度数据。5、提出了多光斑中心定位算法、消除环境振动与变焦距影响的标定公式,引入了频率法计算索力,利用MATLAB编程实现该算法后,将其嵌入到子系统中,完成对位移监测子系统的设计;针对桥塔、拉索、主梁、桥墩远距离位移监测,提出了现场布设方案,解决了采集装置布设问题;最后将该系统应用于监测三种直径的缩尺钢索在不同拉力下的振动,验证了该系统的监测效果。
【关键词】：机器视觉 无线自动监测 图像相关法 图像处理技术 中心定位法 OpenWrt LABVIEW MATLAB
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 背景及意义12-13
• 1.2 桥梁监测现状13-15
• 1.2.1 桥梁应变监测现状13-14
• 1.2.2 桥梁裂缝监测现状14
• 1.2.3 桥梁位移监测现状14-15
• 1.3 机器视觉在监测领域的应用现状15-17
• 1.4 无线监测研究现状17-18
• 1.5 本文的主要研究内容18-21
• 第二章 基于OpenWrt的现场监测端设计21-28
• 2.1 监测端的硬件设计21-22
• 2.2 监测端的软件设计22-27
• 2.2.1 监测端操作系统的设计22-23
• 2.2.2 监测端图像采集的设计23-25
• 2.2.3 远程无线传输的设计25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 基于LabVIEW的系统监控端设计28-37
• 3.1 监控端的总体设计28-29
• 3.2 监控端的软件开发环境29-31
• 3.2.1 LabVIEW与监测端的连接29-30
• 3.2.2 LabVIEW与MATLAB的连接30-31
• 3.3 监控端的各模块设计31-36
• 3.3.1 登录系统设计31-32
• 3.3.2 监测前的预览设计32-34
• 3.3.3 监测过程中各模块的设计34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 全场应变自动监测的设计与实现37-46
• 4.1 基于图像相关法的全场应变计算37-41
• 4.1.1 图像相关法计算原理37-38
• 4.1.2 亚像素插值38-39
• 4.1.3 全场应变计算39-41
• 4.2 全场应变测量在软件平台上的实现41-43
• 4.2.1 计算模块的实现41-42
• 4.2.2 数据可视化模块的实现42-43
• 4.3 桥梁应变监测方案43
• 4.4 系统试验验证43-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 裂缝自动监测的设计与实现46-55
• 5.1 基于图像处理技术的裂缝监测原理46-48
• 5.1.1 图像预处理46-47
• 5.1.2 裂缝与背景分割47-48
• 5.1.3 裂缝特征提取48
• 5.2 裂缝监测在软件平台上的实现48-50
• 5.2.1 计算模块的实现49
• 5.2.2 数据可视化模块的实现49-50
• 5.3 桥梁裂缝监测方案50-51
• 5.4 系统试验验证51-54
• 5.4.1 裂缝预测试验51-52
• 5.4.2 裂缝宽度监测试验52-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 位移自动监测的设计与实现55-65
• 6.1 位移监测原理55-59
• 6.1.1 多光斑中心定位算法55-57
• 6.1.2 消除环境振动与变焦距的实时标定57-58
• 6.1.3 基于频率法的索力计算58-59
• 6.2 位移监测在软件平台上的实现59-61
• 6.2.1 计算模块的实现59-60
• 6.2.2 可视化模块的实现60-61
• 6.3 桥梁位移监测方案61-62
• 6.4 钢索振动试验62-64
• 6.4.1 试验设置62
• 6.4.2 试验结果分析62-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65-66
• 7.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 图表目录70-73
• 致谢73-74
• 作者简历74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钱竞业;;机器视觉的发展方向探讨[J];现代制造;2006年06期

2 傅昆;;行者无疆——机器视觉的中国崛起[J];现代制造;2006年21期

3 ;机器视觉的应用使生产加工更加智能、高效[J];现代制造;2009年06期

4 张楠;;机器视觉正迎来发展的“春天”[J];中国包装工业;2012年02期

5 文浩;;欧洲机器视觉市场发展迅速[J];仪表工业;1993年03期

6 戴君,赵海洋,冯心海;机器视觉[J];机械设计与制造工程;1998年04期

7 刘曙光,刘明远,何钺;机器视觉及其应用[J];机械制造;2000年07期

8 谢勇,彭涛;机器视觉及其在现代包装行业中的应用[J];株洲工学院学报;2002年04期

9 唐向阳,张勇,李江有,黄岗,杨松,关宏;机器视觉关键技术的现状及应用展望[J];昆明理工大学学报(理工版);2004年02期

10 颜发根,刘建群,陈新,丁少华;机器视觉及其在制造业中的应用[J];机械制造;2004年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵磊;董吉文;李金屏;;拓扑理论在机器视觉中的研究进展[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年

2 张彦东;;基于机器视觉的连接器装配机床改造研究[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年

3 蔡小秧;陈文楷;;机器视觉中的鲁棒估计技术[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集[C];2007年

4 刘雅举;李娜;张莉;李东明;;机器视觉在药用玻璃瓶质量检测中的研究[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年

5 吴庆华;代娜;黄俊敏;程志辉;何涛;;基于机器视觉的轴承二维尺寸检测[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（1）[C];2008年

6 马连峰;张秋菊;;基于机器视觉的彩色套印检测技术研究[A];第十一届全国包装工程学术会议论文集（二）[C];2007年

7 金守峰;张慧;;面向机器视觉的织物纬斜检测方法[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

8 管庶安;周龙;陈永强;廖明潮;;机器视觉在粮食品质检测中的应用研究[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集（下册）[C];2004年

9 张伟华;陈军;连世江;贾海政;;机器视觉及其在农业机械中的应用综述[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

10 沈宝国;陈树人;尹建军;;基于机器视觉的棉田杂草精确定位研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 李剑琦;机器视觉行业整合正热 中国市场尚处萌芽期[N];机电商报;2005年

2 本报记者 董碧娟;解密机器视觉“第三只眼”[N];经济日报;2013年

3 本报记者 郭涛;机器视觉：为机器装上“眼睛”和“大脑”[N];中国高新技术产业导报;2014年

4 张均;德国机器视觉传感器市场前景好[N];中国贸易报;2007年

5 金刚;给机器一双慧眼[N];计算机世界;2007年

6 朱广菁;机器视觉怎样“看”不合格产品[N];大众科技报;2008年

7 宋昆;用机器视觉控制烟草质量[N];计算机世界;2007年

8 张栋;西安光电子专业孵化器举办专业展览会[N];中国高新技术产业导报;2007年

9 王遐;机器视觉:药品包装在线检测系统开发成功[N];中国包装报;2010年

10 点评人 高炎 黄牧青 刘笑一 李士杰 北京大学技术转移中心;机器视觉辅助冬季道路状况监测[N];科技日报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 梁卓锐;机器视觉手势交互的交互映射研究[D];华南理工大学;2015年

2 孟庆宽;基于机器视觉的农业车辆—农具组合导航系统路径识别及控制方法研究[D];中国农业大学;2014年

3 田明锐;基于机器视觉的散料装车控制系统研究[D];长安大学;2016年

4 葛动元;面向精密制造与检测的机器视觉及智能算法研究[D];华南理工大学;2013年

5 饶洪辉;基于机器视觉的作物对行喷药控制系统研究[D];南京农业大学;2006年

6 龚爱平;基于嵌入式机器视觉的信息采集与处理技术研究[D];浙江大学;2013年

7 陈丽君;基于机器视觉的变量喷雾控制系统研究[D];沈阳农业大学;2009年

8 徐晓秋;机器视觉球面孔位快速精密测量系统的研究[D];四川大学;2006年

9 成芳;稻种质量的机器视觉无损检测研究[D];浙江大学;2004年

10 程洪;面向园艺应用的机器视觉目标辨识方法创新[D];中国农业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙斌;基于FPGA的压力表盘机器视觉研究与实现[D];昆明理工大学;2015年

2 许哲;基于机器视觉的快速测温热电偶焊接技术研究[D];河北联合大学;2014年

3 李鹏;基于机器视觉的PCB工业在线检测系统研究[D];昆明理工大学;2015年

4 佘燕玲;以用户为中心的机器视觉手势交互空间映射关系研究[D];华南理工大学;2015年

5 孙中国;基于机器视觉的面粉袋码垛机器人研究[D];山东建筑大学;2015年

6 漆静;基于机器视觉集装箱吊具智能定位系统研究[D];西南交通大学;2015年

7 张文;基于机器视觉的通信装备故障识别研究[D];西南交通大学;2015年

8 冉宝山;基于机器视觉的装料系统试验研究[D];长安大学;2015年

9 冯康;基于机器视觉的棉花识别与定位技术的研究[D];石河子大学;2015年

10 须啸海;嵌入式智能交通车流量监控系统的实现[D];电子科技大学;2015年

  本文关键词：基于机器视觉的桥梁自动监测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303412