简介数字照相技术.doc

成　绩 评阅人 日 期 中国矿业大学力学与建筑工程学院 2010~2011学年度第二学期 《学科前沿讲座》课程报告 学　　号 班　　级 土木矿建09-9班 姓　　名 彭春辉 力学与建筑工程学院教学管理办公室  简介数字照相量测技术及其应用 （中国矿业大学力学与建筑工程学院矿建09-9班 彭春辉） 摘 要：数字照相量测技术（DPDM）目前近十年内在土木建筑及水利领域得到广泛应用。奇在岩土方面的应用尤为突出，在宏观，细观，微观方面反映了土木建设过程中的问题，并且通过该项技术也发现了土木建设中的一些问题。随着照相技术的发展与现今数码产品性价比的提高，该项技术必将在未来各个领域大放异彩。本文通过对数字照相量测技术的简单介绍，使大家了解该项技术病能进行初级应用，当然这少不了软件的简单介绍。软件处理才是本技术的关键。 关键词：数字照相量测技术，方法，软件，应用 数字照相量测技术在目前土木建设中有重要应用，关于工程测量及研究也是少不了DPDM技术的应用，本文旨在浅析数字照相量测技术在工程领域的应用来简单介绍该技术的应用与研发。 1 数字照相量测技术及其优越性 数字照相量测可以理解为是利用数码相机、CCD摄像机等作为图像采集手段，获得观测目标的数字图像，然后，利用数字图像处理与分析技术，对观测目标进行变形分析或特征识别的一种现代量测新技术，在实验力学领域有着广阔的应用空间和巨大的发展潜力。 与使用机械传感器和应变片等传统方法相比，数字照相量测技术在材料宏观、细观和微观结构变形观测中部具有突出的优越性；与X光层析成像、激光辅助层析照相、干涉成像与全息摄影等相关技术相比，则具有设备普及、操作简单和易于推广等特点，尤其对于岩土模型的全程渐进性变形观测难点问题与局部化热点问题等研究，具有十分重要的意义, 在材料变形演变过程的全程观测与细观力学特性研究方面，数字照相量测由于具有突出的优越性，近年来，在岩土工程、结构工程、桥梁与隧道工程、建筑工程、材料工程、机械工程、采矿工程、林业工程以及医学工程等多学科的实验力学研究领域中，发展迅速而且应用日渐广泛。 一些传统量测方法，如试验模型上布设位移传感器，因仪器安装空间限制，测点数量极为有限，而在模型上描画网格线，拍照后人工测量，精度低，工作量大，测点密度不高，都无法满足材料细观与全场变形特性定性与定量研究的要求。 在工程描述中，数字照相量测技术则是以像素比例为精度的，因此在工程建设中数字照相量测技术代表更高精度，更准确描述及在后续的软件处理方面具有得天独厚的优势，并且目前关于DPDM技术的应用已渐趋成熟，在各领域的建设应用方法及注意是想都有俞加详细说明，因此，DPDM技术的应用是优越与必然的。 2 数字照相量测技术的具体方法及比较说明 根据观测目标上是否使用人工量测标志点，DPDM 可概括为两大类：标点法和无标点法。其中，无标点法的突出优点在于能够通过追踪点的位移变化，来观测目标的细观变形、局部化变形、剪切带以及追踪变形破坏的产生、发展与演化全过程，实现对观测目标变形的定性与定量分析。 2.1 标点法 简言之，标点法与传统的量测方法的用意是一样的，旨在监测到在模样试件中标记点的具体位移变化。即在观测目标的表面布置或嵌入人工量测标志点或描画网格，人工标志点或网格节点即为物理量测点。标点法变形量测的关键是利用图像处理技术（阀值技术和质心计算公式）来识别计算标点坐标，通过比较不同试验阶段标点质心的变化，求出标点位移。另外，为量测模型内部变形而在其中放入铅粒，使用X 光照相采集图像进行变形分析，也可看成是标点法的一种。 但是，在实际情况中，测点与背景可能没有相同的对比度，虽然图像处理技术可以自动进行图像处理，并进行专业计算，但依旧与实际值有一定差距。而对于嵌入点做法来说，潜入点则可能影响模型的现实值。因此不宜进行微观，及细观的量测。相比起来标点法人工量大且误差也相对较大，因为人工量从一定程度上决定了测量精度。 所以，标点法分析速度快，适用于大范围的观测。 2.2无标点法 近年来，在观测目标上不使用任何人工标志点的无标点法得以开发和应用。它利用岩土材料本身固有的自然纹理特征或在模型表面喷洒一层彩色粉状物和绒状物进行人工制斑，然后，利用图像相关分析，进行变形量测与解释。可以说，基于图像相关分析的无标点法，现已逐渐成为适合常规及复杂条件下的非接触变形测量与分析的有力手段。 无标点法，应该就是说标记点多且微小，对结构变化无或者极小影响。在其中的图像处理技术应用更加复杂，在无标点法的应用中，显然更智能化，精确化。 所以，无标点法无需人工标记点，操作简单，测点数可灵活设置，但由于计算精度及及计算量原因，分析时间较长，适宜于小范围的观测。 标点法与无