文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
基于OpenGL的隧道掌子面三维重建系统的设计与实现
姓名:陈春萍
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:徐志根
20050401
摘要西亩奎通右堂酾土皿宝生堂僮惺簋众所周知,人类感知的大部分信息是通过视觉获得的,而且在真实的世界里,人所感受到的是三维信息,如何更好得表现这些三维信息,一直是一个研究热点。三维重建正是在此种情况下提出的,而且三维重建还是计算机视觉、模式识别、计算机图形学、科学计算可视化等众多领域最热门的研究方向之一。国外的许多国家在三维重建方面有较多的研究,特别是发达国家起步较早,研究的也比较深入。目前国内对隧道工程的图像处理及三维重建尚处在起始阶段,通过三维重建手段呈现隧道地质三维影像,以提供视觉化,是近年来计算机图形学的又一个重要应用。本项目主要是针对圆梁山隧道工程而开发的。在隧道的挖掘过程中采集一系列的掌子面图像,运用数字图像处理技术,对岩层结构信息进行提取,从而建立三维重建的数据结构信息。运用当前流行的开发工具和三维图形开发包进行开发,很好地重建了隧道的三维结构。本课题研究取得的主要成果:⑹紫榷韵低车淖芴褰峁构δ芙蟹治龊蜕杓啤V饕N#嚎尚行苑治觥需求分析、系统的结构和模块分析与设计、系统设计思想和环境等;⑽A烁玫毓亓8鞴δ苣?椋低车慕缑孀隽撕芎玫拇砗蜕杓疲从而在使用系统时,达到功能模块清晰、界面友好、易操作的目的。⒆詈笫撬淼勒谱用嫒亟ǖ纳杓朴胧迪郑渲猩婕暗绞萁峁沟建立、三角片亟ㄋ惴ā⑷亟ǖ氖迪止毯椭亟ㄐЧ胝故镜龋⑶针对现行惴ń刑致塾敫慕佣蛊涓玫赜τ糜诒鞠低车乃淼勒子面重建。关键词:数字图像处理;三维重建;;隧道掌子厦
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第滦髀论文背景耍直窑逗盔堂亟±班究皇堂僮缝窒簋】夏本课题是基于铁道部的科研项目——“西部二号工程”渝怀铁路工程中目前,随着国家加大基础设施建设力度,路网建设将成为投资的重点之一,很多地方因为所处的地理位置的缘故,隧道在线路总长中占有很大比例,个别地段可达到.%以上。因此隧道的挖掘与探测在整个铁路建设中占有极其重要的作用。为了确保施工的安全性有必要进行日常的隧道掌子面观察。现行的观察一般是人工纪录和掌子面状况描绘或者照像,这种描绘因人而异,获得的数据缺乏一致性和可比性。照片也有冲洗过程,不能及时处理。并且有的是人工分析难以达到的,如为了知道隧道开挖部分和隧道前方的地质结构,需要建立隧道的三维模型,靠人工绘制几乎无法实现,即使绘制出来也很不精确。用电脑进行三维重建则容易得多。在国外,有些国家对隧道掌子面分析做过研究,曾经开发过利用图像分析的岩层自动评价系统,对隧道掌子面数字图像处理有一些比较深入的研究。国内对这方面的研究还相对较少。圆梁山隧道掌子面地质分析的。圆梁山位于黔江、长达公里,是全线中最长、最难的隧道工程。很多专家指出,“在高压岩溶水充填型溶洞地区开挖深埋隧道等地下工程,是一个国内外罕见的具有挑战性的技术难题”,圆梁山隧道能否贯通成了渝怀铁路建设成败的关键。圆梁山隧道从施工开始就被列为中铁隧道集团第一号工程,集团领导高度重视,对圆梁山隧道的科研和施工进行了周密的安排。为加快施工进度,确保工程质量,集团设计部打算采用现代计算机图像处理技术和三维重建技术来超前预测预报地质,对综合预测预报取得的资料进行分析和研究,及时准确地掌握隧道前方的地质情况,提高施工中对地质灾害的应变能力。通过用现代技术分析和研究隧道修建情况,实现了中国隧道建设史上新的飞跃。
,目前把这一技术应用在隧道工程领域的尚属空白,因此,本课题的研众所周知,人类感知的大部分信息是通过视觉获得的,而且在真实的世界里,人所感受到的是三维信息,如何更好地表现这些三维信息,一直是人们关心的热门话题之一。三维重建正是在此种情况下提出的,而且三维重建还是计算机视觉、模式识别、计算机图形学、视景仿真、虚拟现实、科学计算可视化等众多领域最热门的研究方向之一。发达国家起步较早,研究的也比较深入。近年来三维重建技术成为我国医学研究领域的新热点,三维重建及其变换的应用研究处于。国内工程图扫描输入及三维重建方法的研究,被四川省列为基础科研项目;浙江大学爰扑慊夹窝Ч抑氐实验室基于二维视图特征的三维重建;清华大学国家こ讨行牡幕三维视图形体的重建,分别从不同方向进行研究。透过三维重建手段呈现隧道地质三维影像,以提供视觉化,是近年来计算机图形学的又一个重要应用。究与开发,进一步拓宽了三维重建技术的应用领域。隧道的挖掘阶段会产生一系列的图像,这些图像具有相对的空间关系。在对这些图像进行处理后,结合地质领域的专业知识,能够准确地对