基于近景摄影测量的巷道表面位移监测

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2、化．信息与通信工程．’．人．＇、ｙ．研究方向－通信与信息系統导师姓名：程永强——职称教授：学位授予单位：太原理工大学＇■＜）；：一日巧２０、；论文提《１６／６、寺、－＇？輿：ｒ兵地址；山西太原太原理工大学．．１－’ｉ．在心．在＾；，Ｖ声明，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人

3、和集体。本声明的，均已在文中Ｗ明确方式标明法律责任由本人承担＇。、一－瓜ｆｉ（－Ｕ论文作者签名：炎淹端；ｒ日期＿关于学位论文使用的说明权本人全原用，其完了解太理工大学有关保管、使学位论文的规定中包括：①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印＾１、或件；②学校可又采用影印缩其它复制手段复制并保存学位论文；印＾１查，学校可允许学位论文被阅借阅；校可又交目⑤或④学学术流为的和论复制赠送交换学位论义；校Ｗ公布文全部或部分内⑤学可学位的（保容密学位论此）。文在解密后遵

4、守规定．誇：铺：签名矣日期Ｃ屯乂令．：导师签名日：＞期分Ｉ１太原理工大学硕士研究生学位论文基于近景摄影测量的巷道表面位移监测摘要煤矿巷道表面位移的监测是巷道支护监测的主要内容，也是煤矿安全生产的重要保证。巷道表面位移监测主要包括顶板下沉量以及两帮移近量的监测，主要有两种方法：人工定期监测和有线/无线传感器的监测。但是人工定期监测的工程量比较大，测量步骤繁琐，精度不高；而传感器监测的成本比较高，通信机制比较复杂，易受到煤矿巷道环境的影响。针对上述情况，本文将近景摄影测量的方法应用到煤矿巷道中，对巷

5、道的表面位移进行监测。主要包括以下三个部分的内容：煤矿巷道模型的搭建。本文首先根据煤矿巷道表面位移监测的内容，搭建了实验室模型，并对整个课题进行了总体规划。复杂背景下目标测点的提取。由于煤矿巷道内的环境比较复杂，放置的目标测点比较弱小，所以需要在复杂的巷道背景下提取出目标测点。先用直方图规定化对图像进行了简单的增强处理；然后利用基于Top-hat变换的形态学方法对图像进行滤波；最后再利用迭代方法求出图像的最佳分割阈值来分割图像，从而提取到了目标测点的坐标值。目标测点坐标的计算。煤矿巷道内的环境比较暗，而且地势比较复杂，用传统

6、的摄像机标定的方法来获得摄像机的内方位元素和外方位元素已经不太适用。因此，使用以下的方法来获得摄像机的内参和外参：先对同一个矩形进行三次成像，利用矩形的几何约束条件来对摄像机进行自标定，进而确定摄像机的内方位元素；然后根据空间中任意平面在射影变换下的I太原理工大学硕士研究生学位论文成像关系，确定单应矩阵，最后在单应矩阵构成的数学约束条件下来确定摄像机的外方位元素。得到了摄像机的内、外参数之后，目标测点的图像坐标值便可转换到世界坐标系中。在不同时刻对同一断面进行多次拍摄后，可求出巷道发生的位移。最后，在实验室中对巷道测点的位移

7、进行了实验测量。实验结果表明，测量误差小于3.5%，在允许的误差范围之内，说明本课题设计方案确实可行。关键词：近景摄影，位移监测，最佳阈值，单应矩阵，矩形约束II太原理工大学硕士研究生学位论文MONITORINGOFROADWAYSURFACEDISPLACEMENTBASEDONCLOSE-RANGEPHOTOGRAMMETRYABSTRACTItisoneofthemostimportantcontentofroadwaysupportmonitoringtomonitorthesurfacedisplacementin

8、roadway.Anditalsoguaranteesthesafeproductionofcoalmine.Themaincontentsoftheroadwaysurfacedisplacementmonitoringcontainthefloorconvergenceandthedi