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研究生:彭捷豐
研究生(外文):Chieh-Feng Pen
論文名稱:近景攝影測量與高動態範圍技術應用於隧道變形監測
論文名稱(外文):The Study of Close-range Photogrammetry and High Dynamic Range Applied to Monitoring of Tunnel Deformation
指導教授:謝嘉聲謝嘉聲引用關係
指導教授(外文):Chia-Sheng Hsieh
口試委員:謝嘉聲李良輝黎驥文林士淵
口試委員(外文):Chia-Sheng HsiehLiang-Hwei LeeGe-Wen LeeShih-Yuan Lin
口試日期:2014-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:近景攝影測量高動態範圍點雲
外文關鍵詞:Close-range PhotogrammetryHigh Dynamic RangePoint CloudPhotoModeler
相關次數:
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隧道為鐵公路運輸網中常見的設施,使用中的隧道必須作定期的監測及維護。隧道的結構變形監測為監測工作中最重要的一項工作,因為結構的變形量與結構的安全性有絕對關係,輕則影響行車的平順,嚴重的可能造成隧道結構破壞進而威脅使用者生命財產安全。傳統的結構變形監測方法通常必須淨空隧道、作業時間長且成本高,而近景攝影測量具有作業快速且成本低廉的優勢。
本研究嘗試以近景攝影測量技術對隧道結構進行監測,以PhotoModeler軟體進行建模,並與全測站儀所測量之成果比對,藉以探討近景攝影測量精度,以期能提供隧道監測精確、高效率且經濟的方法。研究中並針對隧道內光源不足的特性,對影像作高動態範圍(High Dynamic Range, HDR)處理,並比較影像處理前後對建模時點雲生成數量之影響。

Tunnel is common infrastructures in rail or road transport network, the tunnel must be monitored and maintained regularly. Monitoring of structural deformation is the most important subject in tunnel monitoring, because the amount of deformation and safety of structure is interrelated, structural deformation may affect smoothness of road, even cause the structural destruction thus threatening the users life safety and property. The traditional monitoring method of tunnel deformation must keep the tunnel clearance and takes lots of time and high costs. Otherwise, close-range photogrammetry technology have advantages of operation quickly and economy. This study attempts to engage experiment with a digital single lens reflex camera. Shooting photos of a tunnel and successfully complete the 3D model reconstruction by using of the PhotoModeler software, and measure the marked points coordinate as reference by total station, then compare the marked points coordinate to estimate measurement accuracy, aiming to provide an accurate, efficient and economical monitoring method of the tunnel. This study also use high dynamic range technology to process the photos of tunnel compare to the number of the point cloud before image processed.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 前言 1
1.1 研究動機與目的 2
1.2 研究方法 4
1.3 論文架構 6
第二章 文獻回顧 7
2.1 隧道監測方法 7
2.2 近景攝影測量發展與應用現況 15
2.2.1 攝影測量發展概況 15
2.2.2 攝影測量相關的研究 15
2.3 高動態範圍(HDR)影像相關原理 18
2.3.1 高動態範圍技術發展概述 18
2.3.2 HDR應用範圍 18
2.3.3 高動態範圍技術相關的研究 19
第三章 近景攝影測量技術及高動態範圍攝影之基本理論 21
3.1 攝影測量原理 21
3.1.1 坐標系統 22
3.1.2 內方位參數 22
3.1.3 外方位參數 23
3.1.4 透鏡畸變差 24
3.1.5 共線方程式 27
3.1.6 核線幾何 29
3.1.7 共面條件式 29
3.2 影像匹配 30
3.2.1 區域匹配 30
3.2.2 特徵匹配 33
3.3 攝影方式 33
3.4 高動態範圍影像技術原理 35
3.4.1 HDR影像的編碼 36
3.4.2 HDR影像的取得 40
3.4.3 HDR影像的合成 40
3.4.4 HDR影像的顯示 41
3.4.5 色調映射 41
第四章 成果與分析 45
4.1 實驗區環境簡介 45
4.2 實驗流程與實驗目標 46
4.2.1 實驗流程 46
4.2.2 實驗目標 47
4.3 前置作業 48
4.3.1 相機率定 50
4.3.2 實驗區攝影規劃 53
4.3.3 覘標佈設 55
4.4 實驗區測量及拍攝 56
4.5 高動態範圍影像軟體處理成果 59
4.6 實驗區三維建模 63
4.6.1 影像糾正 63
4.6.2 相對定位 64
4.6.3 點位精度檢核 66
4.6.4 點雲生成 66
4.6.5 坐標輸出與轉換 67
4.7 成果分析 68
4.7.1 攝影測量精度分析 74
4.7.2 HDR影像模型精度及點雲數量分析 78
4.7.3 隧道監測位移量分析 83
4.7.4 全測站儀之誤差分析 86
第五章 結論與建議 89
5.1 結論 89
5.2 建議 90
參考文獻 92
簡歷 96

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