数字近景摄影测量在钢桁架节点试验中的研究与应用

摘要

在钢桁架节点的试验中，传统方法均采用位移计对试验体的位移进行测量，且钢桁架节点的位移测量一般包括节点各杆件的位移、杆件转角及节点整体的位移，需要数量较多的位移计且布置复杂、准备时间较长。本文采用数字近景摄影测量技术对进行静载试验的钢桁架节点进行全场变形测量的研究与应用，数字近景摄影测量为非接触测量、数据采集方便、操作简单。
　　本文通过分析数字近景摄影测量的基本理论，研究数码相机检校的各种方法，最终选取室内检校板的检校方法对试验所用数码相机进行内方位元素及镜头光学畸变差的检校。通过研究发现基于数码相机的数字近景摄影测量需要布设人工标志，本文结合实际拍摄环境、拍摄钢桁架节点的特点及试验拍摄要求，通过研究选取了合适的人工标志进行布设，以保证或提高拍摄精度、识别目标物特征。按照钢桁架节点的变形测量要求及拍摄环境设计拍摄方案，按照拍摄方案获取钢桁架节点的数字图像。对获取图像进行筛选之后进行图像预处理，对图像进行降噪处理，增强图像对比度使图像特征更加明显。将经过降噪处理的图像导入测量软件PhotoModeler Scanner对图像进行处理，得到钢桁架节点各杆件的位移变化及转角变化，从而得到钢桁架节点的全场变形。通过与位移计测量结果及有限元分析结果对比证明该测试方法具有一定的准确性，说明数字近景摄影测量技术在钢桁架节点试验测量中的良好适用性，并且通过研究分析该测量方法可以很好的满足该试验的精度要求。为钢桁架节点试验的位移测量提供了一种新方法和新思路。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 钢桁架节点变形监测的研究现状

1．3 数字近景摄影测量

1．3．1 数字近景摄影测量的研究现状

1．3．2 数字近景摄影测量的优势

1．3．3 数码相机的应用

1．4 论文的主要研究内容

第2章 基于普通数码相机的近景摄影测量原理

2．1 数码相机成像几何模型

2．1．1 数码相机的针孔成像模型

2．1．2 数码相机的畸变模型

2．2 数字近景摄影测量的基本概念

2．2．1 摄影测量常用坐标系统

2．2．2 内外方位元素

2．3 共线条件方程和共面条件方程

2．3．1 共线条件方程

2．3．2 共面条件方程

2．4 近景摄影测量的解析处理方法

2．4．1 空间后方交会——前方交会解法

2．4．2 空间后方交会解法

2．4．3 光线束法平差解法

2．4．4 直接线性变换解法

2．5 本章小结

第3章 钢桁架节点的数字近景摄影测量方案研究

3．1 数码相机的检校理论依据

3．1．1 数码相机及软件支持

3．1．2 数码相机的检校内容

3．1．3 数码相机的检校方法

3．2 内方位元素的检定精度要求

3．3 相机的检校

3．3．1 张正友平面靶标参数标定法检校原理

3．3．2 相机检校试验与结果分析

3．4 数字近景摄影测量方案设计

3．4．1 钢桁架节点静载试验简介

3．4．2 标志点的选取

3．4．3 标志点的布设

3．4．4 数字图像的采集

3．5 本章小结

第4章 数字近景摄影测量在钢桁架节点试验中的研究与应用

4．1 钢桁架节点数字图像预处理研究

4．1．2 数字图像预处理

4．2 数字图像处理及结果分析

4．2．1 数字图像处理

4．2．2 尺寸换算系数的确定

4．2．3 钢桁架节点变形可视化

4．2．4 钢桁架节点各杆转角变化

4．3 有限元模拟及结果分析

4．4 结果对比分析

4．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果