基于橋梁水下結構表觀的多通道圖像采集系統(tǒng)研究.pdf

1、我國內(nèi)陸跨水域橋梁眾多，橋梁水下結構在長期的服役過程中會出現(xiàn)各種不同程度的損傷，從而降低了其整體結構的安全性，影響了橋梁的正常使用。目前，橋梁結構表觀檢測是一種快速且重要的橋梁服役狀況的判定方法。本課題旨在設計一款基于攝像機陣列的圖像采集系統(tǒng)，以實現(xiàn)橋梁水下結構表觀病害的快速精準測量。
　　本文首先進行了系統(tǒng)需求分析與潛在技術難點分析，引入攝像機陣列解決水質渾濁、能見度低帶來的問題，然后將整個系統(tǒng)設計分為多通道圖像同步采集與多通道

2、圖像拼接兩部分。接著重點討論了系統(tǒng)硬件方案選型、多通道同步采集軟件設計以及多通道圖像拼接方案設計，以上也是本系統(tǒng)的三個關鍵點。
　　硬件選型時，本文重點分析了市場現(xiàn)有圖像產(chǎn)品的工作原理、接口、帶寬、傳輸距離等。最終系統(tǒng)采用了PAL制（25幀/s）的模擬攝像頭，支持16通道的PCI-E x4(1GB/s)接口的Matrox-morphis-QXT圖像采集卡，同時配置支持磁盤陣列(RAID5)和支持多個PCI-E接口的主板的圖形工作站

3、。解決了傳輸距離遠、多個攝像機集成以及突發(fā)性較大圖像數(shù)據(jù)量傳輸處理的問題。
　　多通道同步采集軟件設計過程中，本文詳細介紹了MIL庫提供的API，配合多線程技術與MFC做二次開發(fā)，實現(xiàn)了多通道攝像機的同步采集，實時傳輸，實時預覽，快速存儲。解決了水流阻力晃動攝像頭，導致相鄰圖像重合區(qū)不穩(wěn)定影響圖像拼接質量的問題。
　　后期圖像拼接階段，本文首先介紹了兩幅圖像的拼接方法，選取圖像的SURF特征進行圖像配準，利用Ransac算法

4、進行特征提純計算兩幅圖像的變換矩陣，投影之后選用漸入漸出平滑法實現(xiàn)圖像的融合。最后重點分析了多圖像拼接的誤差累積原因，設計了拼接子圖到拼接子圖的誤差消除策略實現(xiàn)多通道圖像拼接。
　　在本文的最后章節(jié)對系統(tǒng)進行了相關測試，同步性測試表明系統(tǒng)可以實現(xiàn)32通道的同步采集，將32幀RGB32格式640×480的圖像處理時間控制在40ms內(nèi)。多通道圖像拼接測試表明一次性可以完成9張圖像的拼接，有相對較好的拼接質量。同時本文也提出系統(tǒng)存在的問