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(cè)量法以其大量程、大視場(chǎng)、較高精度、光條信息提取簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)及主動(dòng)受控特點(diǎn)，在軌道交通三維信息獲取中有著廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的檢測(cè)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(cè)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(cè)中，以獲得高效、準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
　　論文首先從系統(tǒng)的測(cè)量原理入手，介紹了系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、工

2、作過(guò)程、所需器件的選型及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。然后對(duì)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(shí)現(xiàn)，上位機(jī)程序設(shè)計(jì)及測(cè)量標(biāo)定方法。最后，對(duì)系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果分析，驗(yàn)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(jí)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(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)處理與存儲(chǔ)。這部分利用流水線結(jié)構(gòu)，將圖像處理算法通過(guò)VHDL語(yǔ)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(jī)程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)穩(wěn)定存儲(chǔ)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(chǔ)通過(guò)多線程實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的存儲(chǔ)。從試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，效果好于單線程。
　　系統(tǒng)標(biāo)定過(guò)程在標(biāo)定點(diǎn)的獲取一直是一個(gè)難點(diǎn)，本系統(tǒng)根據(jù)隧道檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出一種使用全站儀獲取標(biāo)定點(diǎn)的方法，使得標(biāo)定點(diǎn)的獲取更加快捷有效。得到標(biāo)定點(diǎn)后，系統(tǒng)