数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究

摘要

随着现代科技的发展，数字摄影测量技术得到越来越广泛的应用。本文主要研究数字摄影测量技术在矿山提升设备中的应用，其原理是利用数码相机感光象元形成的光栅与人工光栅标志叠加形成莫尔条纹，而莫尔条纹对微小位移有高倍率的放大作用。本文针对光栅人工标志在提升设备中的应用，在理论和实践的基础上主要致力于解决以下几个问题：
　　相同或不同栅距光栅叠加均可形成莫尔条纹，但相等栅距的光栅叠加，形成莫尔条纹的栅距与光栅栅距是简单的线性正比关系，便于计算与量测。在已知相机感光象元尺寸、相机焦距的情况下，可根据不同的物距采用理论公式，计算与相机光栅栅距对应的人工光栅栅距，本文采用实验的方法，对理论值进行验证，以确定莫尔条纹应用的现实可行性。实验中相机用基座固定，保持CCD与标志位置的统一，选择相应的物距进行拍摄得到数字影像，研究利用何种图像处理软件以及如何纠正处理影像以得到清晰的莫尔条纹，并研究相机置平精度对量测莫尔条纹的影响。
　　单纯对光栅衍射形成的莫尔条纹进行测量还不能够满足测量的精度要求，为了获得更高的精度和分辨率，需要对莫尔条纹进行电子细分。本文对电子细分技术进行研究，以使莫尔条纹的量测达到高效、精确的效果。
　　可利用三维实验场对数码相机检校，并利用MAP-AT软件解得内方位元素。在对矿井提升设备进行摄影时，还需要解算相机的外方位元素，本文研究制作了基准控制架并对其上控制点进行量测，拍摄时将其一同纳入到影像中，可以方便快捷的测定相机外方位元素。
　　对提升设备进行变形监测时需要定点定距拍摄，以保证相机比例尺固定不变，因此需要建立相机控制网，而相机控制网位于变形区内，为减小点位位移对相机控制网的影响，这就需要建立严密的变形监测网和选择合适的平差方法，如秩亏自由网严密平差方法。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 课题来源与研究意义

1.3 论文的主要思路和结构

2 数字摄影技术

2.1 数字摄影测量技术的发展

2.2 数字摄影测量系统结构及作业流程

2.3基准控制架的制作及测定

2.4 数码相机检校

3 人工标志与莫尔条纹

3.1 数字摄影测量中的人工标志

3.2 莫尔条纹

3.3 莫尔条纹电子细分

3.4 光栅移动对莫尔条纹的影响

4 相机控制网和变形监测网

4.1 相机控制网

4.2 变形监测网

4.3 GPS变形监测网优化设计

4.4 变形监测网平差模型和精度评定

4.5 提升设备变形监测布网方法

5 实验与分析

5.1 光栅栅距测定实验

5.2 模拟光栅叠加形成莫尔条纹实验

5.3 测微平台微倾实验

5.4 相机置平实验

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

攻读研究生期间主要研究成果

致谢

参考文献