基于改进数字图像相关的古建筑彩绘梁变形测量方法

发布时间：2021-04-20 22:45

　　中国古建筑是精湛建造工艺与优秀传统文化的有机结合,是中华民族的宝贵财富。在古建筑结构中,木梁是主要抗弯承重构件,长期承受屋盖、楼板传来的积雪、人群等竖向荷载,在上百年、甚至上千年的使用过程中,木材不可避免出现老化,使得木梁刚度降低,变形增大,故可通过变形的测试掌握古建筑木梁的结构安全状态。但传统的变形测量方法往往需在木梁上安装测量设备或附件,必然对木结构产生破坏。数字近景摄影测量利用高性能数码相机获得被测对象的图像,通过解算图像中像素的变动实现变形测量,是一种新型的非接触式变形测量技术,其中像素变动的解算算法是其核心技术之一。本文基于数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）解算技术原理,根据古建筑木梁彩绘图案的灰度分布特征,提出针对彩绘木梁变形解算的自适应搜索双精度梯度DIC算法（Adaptive-Search and Double-Precision-Gradient DIC,AD-DIC）,为古建筑彩绘结构非接触式变形测量提供技术方法支撑。本文的主要研究内容及结论如下:（1）根据彩绘图案特征和灰度梯度平方和准则,提出双向自适应图像子集选择方法。通过... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 数字图像相关法理论发展
        1.2.2 数字图像相关法在土木工程中的应用
        1.2.3 古建筑彩绘梁变形监测现状
    1.3 本文的主要研究内容
2 数字图像相关方法
    2.1 数字图像相关法监测系统
    2.2 数字图像相关方法的基本原理及概念
        2.2.1 数字图像相关方法的基本原理
        2.2.2 形函数概念及选取
        2.2.3 相关函数概念及选取
        2.2.4 双三次样条插值
    2.3 整像素位移搜索
        2.3.1 粗-细搜索法
        2.3.2 三步搜索法
        2.3.3 菱形搜索法
    2.4 亚像素位移搜索
        2.4.1 Newton-Raphson方法
        2.4.2 曲面拟合法
        2.4.3 梯度法
        2.4.4 亚像素位移搜索试验验证
    2.5 像素位移标定
    2.6 本章小结
3 自适应搜索双精度梯度DIC方法
    3.1 基于SSSIG准则的自适应矩形子集计算
        3.1.1 子集灰度梯度平方和准则
        3.1.2 自适应矩形子集计算
    3.2 整像素自适应搜索法
        3.2.1 局部穷举-自适应路径搜索法
        3.2.2 峰值信噪比准则
        3.2.3 彩绘图整像素位移搜索法对比
    3.3 双精度梯度搜索法
        3.3.1 梯度法误差分析
        3.3.2 基于双精度控制的改进梯度法
        3.3.3 双精度梯度算法的验证
    3.4 本章小结
4 简支彩绘木梁非接触式变形监测试验
    4.1 简支彩绘木梁压弯试验
        4.1.1 彩绘图案选择
        4.1.2 试验构件设计
        4.1.3 试验加载装置以及监测装置
        4.1.4 模拟实测情况下影响因素
        4.1.5 试验工况设置
        4.1.6 进行试验
    4.2 实验数据分析
        4.2.1 像素位移标定
        4.2.2 计算精度与稳定性分析
        4.2.3 光照噪声下的鲁棒性分析
        4.2.4 挠度曲线以及全场位移
        4.2.5 计算效率对比
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 本文的主要工作和结论
    5.2 研究展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录
    B 学位论文数据集
致谢



本文编号：3150548