基于結(jié)構(gòu)光學(xué)的高速二維掃描系統(tǒng)及其在軌道交通中的應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)光二維掃描測量法以其大量程、大視場、較高精度、光條信息提取簡單、實時性強及主動受控特點，在軌道交通三維信息獲取中有著廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)外先進(jìn)的檢測車上普遍采用該方法，獲得軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施全斷面的測量。但傳統(tǒng)的單光帶結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)在應(yīng)用中仍存在不足。因而，本論文提出了一種基于雙光帶結(jié)構(gòu)光的高速二維掃描系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于隧道斷面限界檢測中，以獲得高效、準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
　　論文首先從系統(tǒng)的測量原理入手，介紹了系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、工

2、作過程、所需器件的選型及系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。然后對主要內(nèi)容進(jìn)行分章介紹，包括改進(jìn)的圖像處理算法及其FPGA實現(xiàn)，上位機程序設(shè)計及測量標(biāo)定方法。最后，對系統(tǒng)的模擬實驗進(jìn)行結(jié)果分析，驗證了系統(tǒng)的可行性。
　　系統(tǒng)在分析了常用圖像處理算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了光帶中心亞像素級提取算法，并將其移植于幀頻在300fps，分辨率為1280×1024的圖像采集系統(tǒng)中，實現(xiàn)了圖像的實時處理與存儲。這部分利用流水線結(jié)構(gòu)，將圖像處理算法通過VHDL語言移植

3、到FPGA處理器上，使得系統(tǒng)處理速度和光帶提取精度大大提升。
　　上位機程序設(shè)計的難點在于實現(xiàn)實時穩(wěn)定存儲FPGA處理后的數(shù)據(jù)。原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)量為現(xiàn)有系統(tǒng)的一半，且存在嚴(yán)重掉幀現(xiàn)象?，F(xiàn)有系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲通過多線程實現(xiàn)快速穩(wěn)定的存儲。從試驗驗證結(jié)果來看，效果好于單線程。
　　系統(tǒng)標(biāo)定過程在標(biāo)定點的獲取一直是一個難點，本系統(tǒng)根據(jù)隧道檢測現(xiàn)場實際情況，提出一種使用全站儀獲取標(biāo)定點的方法，使得標(biāo)定點的獲取更加快捷有效。得到標(biāo)定點后，系統(tǒng)