基于CCD成像的建（构）筑物变形监测技术研究
发布时间：2021-11-23 11:30
建（构）筑物变形监测是现阶段城市化发展安全监测中的重要内容,及时发现建（构）筑物的实时变形情况并做好安全维护是城市发展所要解决的重要问题。本文以CCD（Charge-coupled Device）传感器为基础,运用光学、图像处理以及计算机技术,设计了一种新的变形监测方法,并研究了图形质心提取算法,基于该方法搭建了变形监测系统,在变形监测系统中构建了建（构）筑物变形预测算法模型,并进行了实验测试。在此基础上实现建（构）筑物变形监测技术研究的应用价值。本论文的主要研究内容及结果如下:（1）设计出一种基于CCD成像的变形监测新方法。该方法以CCD相机、望远镜、图形靶面等为基础设备进行集成,能高精度的对建（构）筑物变形情况进行快速监测,基本满足了建（构）筑物变形监测的需求,为变形监测技术手段的研究提供了新思路。（2）在变形监测方法中研究了小波阈值去噪的质心算法模型。主要改进了小波阈值与阈值函数,再与带阈值的质心算法相结合,采用两次阈值函数分别对图像进行去噪和纠偏,求取图形质心点坐标,并与传统的质心算法进行比较。实验结果表明:小波阈值去噪的质心算法提取质心点坐标效果最优,与基础质心算法所提取的质...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外建（
疃?暗厍蚰诓吭硕?痈鞲龇矫娓谋淞说孛嬖?械钠胶庾刺??孀攀奔?的推移，由于各种人为（如修建地铁、管道开挖等）、土壤的物理性质改变及板块运动等因素的影响，建（构）筑物会出现整体结构的变形、微移、倾斜及裂缝等方面的问题，如有发生，将严重威胁到人民的生命安全，造成国家的财产损失。因此，对建（构）筑物的微量变化进行实时的监测显得极其重要。近年来，国内外建（构）筑物垮塌事件频频发生，如：2007年6月15日，全长1675.2米的广东九江大桥连续坍塌200米，桥上4辆汽车与2名施工人员坠入河中，共造成8人死亡，如图1.1中（a）所示；2009年6月27日凌晨5时30分左右，上海闵行区莲花南路，罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”7号楼整体倒塌，造成作业人员来不及逃生而被压窒息死亡，如图1.1中（b）所示；2013年4月24日，孟加拉国达卡市萨瓦乡的一栋8层大楼倒塌，经过19天连日搜索，确定死亡人数达1,127人、约2,500人受伤，如图1.1中（c）所示。（a）广州九江大桥（b）上海“莲花河畔景苑”（c）孟加拉国一大楼图1.1国内外建（构）筑物垮塌图发生上述这些事故的原因大多是相关技术人员监察管理松散，未严格按照施工规范进行建（构）筑物施工维护和安全运营等工作措施不力所造成的，这些建（构）筑物事故的发生，给当地的经济和城市发展带来严重的影响。为了防止此类事故的发生，保障人民的生命安全，维护国家的财产，我们应注重变形监测技术的使用，加大监管力度，
西安科技大学全日制工程硕士学位论文102基于CCD成像的变形监测方法设计本章主要研究和设计基于CCD成像的建（构）筑物变形监测方法，该方法是以面阵CCD为基础，运用近景摄影测量的技术原理，因此本章将先对线阵、面阵CCD工作原理以及近景摄影测量原理进行介绍，再阐述本文所设计和研究的基于CCD成像的建（构）筑物变形监测方法及其原理，并对该变形监测方法中所使用的图形靶面进行设计。2.1CCD传感器CCD是电荷耦合元件，于1969年在美国贝尔实验室由维拉.波义耳和乔治.史密斯研究出来的一种半导体器件，由一种高感光度的半导体材料（P-Si）制成，有较高的光电转化效率[59]。每个CCD像元都有一个金属—氧化物—半导体（MOS）电容器，当图像投影到光敏区上时，光敏区会积累正比于入射光强的电荷，以激发出MOS电容器的半导体材料中的电子，电子被顺序排列等待被转移输出，并且随着时间（t）电子从前一个像元传输到下一个像元，当电子传输到行的最后输出时，电子通过移位寄存器进行快速传输，一直到达CCD阵列的输出端进行输出。在电子输出端口，获得每个电子所对应的光强度电信号。以此方式串行转移CCD阵列的每个像元电荷，然后通过其中的输出电路和AD转换部件，这样就可以获得我们所看到的完整图像数据，从而就完成了光电转换这一步骤[60]。如图2.1所示，是像素电荷转移的时序示意图，在MOS电容器上有中P1、P2、P3电极，在每个像元的电极依次加正电压在P1、P2、P3上，就能将电子包传递下去[61]。图2.1像素电荷转移的时序示意图依照像元的排列，可以将CCD分为线阵CCD和面阵CCD，依据CCD相机的整体结构，可以将面阵CCD分成全帧型、行间转移型、帧转移型、分割转移型等；根据其
【参考文献】：
期刊论文
[1]BIM结合三维激光扫描技术在异形幕墙设计上的应用[J]. 秦国成,任志平,张兴志,侯春明,周银,韩达光. 测绘科学技术学报. 2019(05)
[2]基于线阵CCD的直线位移测量仪的研究[J]. 黄健,张广鹏. 光学技术. 2019(06)
[3]基于物联网的变形监测系统设计[J]. 杨小虎,王小平. 科学技术创新. 2019(28)
[4]新形势下重温“十三五”规划建筑业发展的主要任务[J]. 马海顺,陈晓霞,吴维艳. 中国建设信息化. 2019(18)
[5]基于GNSS技术的电离层闪烁实时监测系统设计与实现[J]. 姚佩超,张晓宁,张伟朋. 测绘通报. 2019(S2)
[6]移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究[J]. 高洪,李凯,马全明,韩志晟,孙丕川. 测绘通报. 2019(08)
[7]三维激光测量技术在大型复杂钢结构工程建造中的应用[J]. 祝明然. 测绘通报. 2019(08)
[8]基于分布式光纤传感器的管道受弯变形监测试验研究[J]. 许滨华,何宁,何斌,李登华,吴帅. 仪器仪表学报. 2019(08)
[9]跨平台移动变形监测系统设计与实现[J]. 胡波,滕德贵,张恒. 测绘地理信息. 2019(04)
[10]基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法[J]. 王磊,蒋创,张鲜妮,李楠,查剑锋. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(06)
博士论文
[1]北斗双天线高精度变形监测关键技术及其应用研究[D]. 张云龙.北京交通大学 2018
[2]基于星敏感器的星点提取与星图识别方法研究[D]. 罗丽燕.西安电子科技大学 2015
[3]面向矿区沉降监测的InSAR技术及应用研究[D]. 陈炳乾.中国矿业大学 2015
[4]基于GNSS和RTS技术的桥梁结构动态变形监测研究[D]. 余加勇.湖南大学 2015
[5]不确定条件下地铁盾构诱发建筑物安全风险管理[D]. 张立茂.华中科技大学 2014
[6]高精度导星测量系统细分定位技术研究[D]. 刘南南.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[7]穿越工程影响下既有地铁隧道变形监测与分析[D]. 邱冬炜.北京交通大学 2012
[8]矿区变形监测精密近景摄影测量关键技术研究[D]. 孙久运.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]基于线阵CCD的激光投线仪检测技术研究[D]. 孟蔓菁.中国地震局地震研究所 2019
[2]时序InSAR技术的地面沉降监测应用研究[D]. 李伟轩.西安科技大学 2019
[3]用于铁路边坡变形监测的光纤倾角传感器研究[D]. 崔鹏.石家庄铁道大学 2019
[4]GNSS动静态组合测量技术在桥梁变形监测中的应用研究[D]. 王守越.西南交通大学 2019
[5]测量机器人联网在线控制系统及其在地铁监测中的应用[D]. 赵兵权.合肥工业大学 2019
[6]天文定位定向观测目标图像坐标提取研究[D]. 鲍立佳.西安科技大学 2018
[7]用于空间碎片监测的科学级CCD相机研制[D]. 徐艺灵.中国科学技术大学 2018
[8]基于近景摄影测量的铁路轨道边缘自动提取与检测方法[D]. 沈鑫.西南交通大学 2018
[9]激光基准建筑沉降图像式监测系统[D]. 艾雪雯.长安大学 2018
[10]GPS/BDS实时高精度变形监测中的多路径误差处理方法研究[D]. 易清根.武汉大学 2017
本文编号：3513790
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外建（
疃?暗厍蚰诓吭硕?痈鞲龇矫娓谋淞说孛嬖?械钠胶庾刺??孀攀奔?的推移，由于各种人为（如修建地铁、管道开挖等）、土壤的物理性质改变及板块运动等因素的影响，建（构）筑物会出现整体结构的变形、微移、倾斜及裂缝等方面的问题，如有发生，将严重威胁到人民的生命安全，造成国家的财产损失。因此，对建（构）筑物的微量变化进行实时的监测显得极其重要。近年来，国内外建（构）筑物垮塌事件频频发生，如：2007年6月15日，全长1675.2米的广东九江大桥连续坍塌200米，桥上4辆汽车与2名施工人员坠入河中，共造成8人死亡，如图1.1中（a）所示；2009年6月27日凌晨5时30分左右，上海闵行区莲花南路，罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”7号楼整体倒塌，造成作业人员来不及逃生而被压窒息死亡，如图1.1中（b）所示；2013年4月24日，孟加拉国达卡市萨瓦乡的一栋8层大楼倒塌，经过19天连日搜索，确定死亡人数达1,127人、约2,500人受伤，如图1.1中（c）所示。（a）广州九江大桥（b）上海“莲花河畔景苑”（c）孟加拉国一大楼图1.1国内外建（构）筑物垮塌图发生上述这些事故的原因大多是相关技术人员监察管理松散，未严格按照施工规范进行建（构）筑物施工维护和安全运营等工作措施不力所造成的，这些建（构）筑物事故的发生，给当地的经济和城市发展带来严重的影响。为了防止此类事故的发生，保障人民的生命安全，维护国家的财产，我们应注重变形监测技术的使用，加大监管力度，
西安科技大学全日制工程硕士学位论文102基于CCD成像的变形监测方法设计本章主要研究和设计基于CCD成像的建（构）筑物变形监测方法，该方法是以面阵CCD为基础，运用近景摄影测量的技术原理，因此本章将先对线阵、面阵CCD工作原理以及近景摄影测量原理进行介绍，再阐述本文所设计和研究的基于CCD成像的建（构）筑物变形监测方法及其原理，并对该变形监测方法中所使用的图形靶面进行设计。2.1CCD传感器CCD是电荷耦合元件，于1969年在美国贝尔实验室由维拉.波义耳和乔治.史密斯研究出来的一种半导体器件，由一种高感光度的半导体材料（P-Si）制成，有较高的光电转化效率[59]。每个CCD像元都有一个金属—氧化物—半导体（MOS）电容器，当图像投影到光敏区上时，光敏区会积累正比于入射光强的电荷，以激发出MOS电容器的半导体材料中的电子，电子被顺序排列等待被转移输出，并且随着时间（t）电子从前一个像元传输到下一个像元，当电子传输到行的最后输出时，电子通过移位寄存器进行快速传输，一直到达CCD阵列的输出端进行输出。在电子输出端口，获得每个电子所对应的光强度电信号。以此方式串行转移CCD阵列的每个像元电荷，然后通过其中的输出电路和AD转换部件，这样就可以获得我们所看到的完整图像数据，从而就完成了光电转换这一步骤[60]。如图2.1所示，是像素电荷转移的时序示意图，在MOS电容器上有中P1、P2、P3电极，在每个像元的电极依次加正电压在P1、P2、P3上，就能将电子包传递下去[61]。图2.1像素电荷转移的时序示意图依照像元的排列，可以将CCD分为线阵CCD和面阵CCD，依据CCD相机的整体结构，可以将面阵CCD分成全帧型、行间转移型、帧转移型、分割转移型等；根据其
【参考文献】：
期刊论文
[1]BIM结合三维激光扫描技术在异形幕墙设计上的应用[J]. 秦国成,任志平,张兴志,侯春明,周银,韩达光. 测绘科学技术学报. 2019(05)
[2]基于线阵CCD的直线位移测量仪的研究[J]. 黄健,张广鹏. 光学技术. 2019(06)
[3]基于物联网的变形监测系统设计[J]. 杨小虎,王小平. 科学技术创新. 2019(28)
[4]新形势下重温“十三五”规划建筑业发展的主要任务[J]. 马海顺,陈晓霞,吴维艳. 中国建设信息化. 2019(18)
[5]基于GNSS技术的电离层闪烁实时监测系统设计与实现[J]. 姚佩超,张晓宁,张伟朋. 测绘通报. 2019(S2)
[6]移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究[J]. 高洪,李凯,马全明,韩志晟,孙丕川. 测绘通报. 2019(08)
[7]三维激光测量技术在大型复杂钢结构工程建造中的应用[J]. 祝明然. 测绘通报. 2019(08)
[8]基于分布式光纤传感器的管道受弯变形监测试验研究[J]. 许滨华,何宁,何斌,李登华,吴帅. 仪器仪表学报. 2019(08)
[9]跨平台移动变形监测系统设计与实现[J]. 胡波,滕德贵,张恒. 测绘地理信息. 2019(04)
[10]基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法[J]. 王磊,蒋创,张鲜妮,李楠,查剑锋. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(06)
博士论文
[1]北斗双天线高精度变形监测关键技术及其应用研究[D]. 张云龙.北京交通大学 2018
[2]基于星敏感器的星点提取与星图识别方法研究[D]. 罗丽燕.西安电子科技大学 2015
[3]面向矿区沉降监测的InSAR技术及应用研究[D]. 陈炳乾.中国矿业大学 2015
[4]基于GNSS和RTS技术的桥梁结构动态变形监测研究[D]. 余加勇.湖南大学 2015
[5]不确定条件下地铁盾构诱发建筑物安全风险管理[D]. 张立茂.华中科技大学 2014
[6]高精度导星测量系统细分定位技术研究[D]. 刘南南.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[7]穿越工程影响下既有地铁隧道变形监测与分析[D]. 邱冬炜.北京交通大学 2012
[8]矿区变形监测精密近景摄影测量关键技术研究[D]. 孙久运.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]基于线阵CCD的激光投线仪检测技术研究[D]. 孟蔓菁.中国地震局地震研究所 2019
[2]时序InSAR技术的地面沉降监测应用研究[D]. 李伟轩.西安科技大学 2019
[3]用于铁路边坡变形监测的光纤倾角传感器研究[D]. 崔鹏.石家庄铁道大学 2019
[4]GNSS动静态组合测量技术在桥梁变形监测中的应用研究[D]. 王守越.西南交通大学 2019
[5]测量机器人联网在线控制系统及其在地铁监测中的应用[D]. 赵兵权.合肥工业大学 2019
[6]天文定位定向观测目标图像坐标提取研究[D]. 鲍立佳.西安科技大学 2018
[7]用于空间碎片监测的科学级CCD相机研制[D]. 徐艺灵.中国科学技术大学 2018
[8]基于近景摄影测量的铁路轨道边缘自动提取与检测方法[D]. 沈鑫.西南交通大学 2018
[9]激光基准建筑沉降图像式监测系统[D]. 艾雪雯.长安大学 2018
[10]GPS/BDS实时高精度变形监测中的多路径误差处理方法研究[D]. 易清根.武汉大学 2017
本文编号：3513790
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