開題報告是開題者在確認論文主題之後，對論文初步確定內容的撰寫，下面是小編蒐集整理的機電學院本科畢業設計開題報告，歡迎閱讀參考。
報告題目：三維鐳射隧道掃描移動平臺數據採集系統
一、 綜述
隨著我國經濟持續高速增長，綜合國力不斷增強，高新技術不斷髮展，也帶來了我國道路隧道建設規模和修築技術快速發展的黃金時期。近二十多年來，我國道路隧道的修築長度不斷被重新整理，施工技術難度、技術含量不斷加大，大斷面、多孔連拱隧道不斷出現，高海拔、高寒冰凍地區的隧道也開始投入建設，我國道路隧道建設乃至整個公路建設的相關科技攻關空前發展。然而我國道路隧道工程建設的起步較晚，設計、施工、監理和檢測工藝等方面還不成熟、不完善。由於隧道屬於重大永久性建築物，對其限界和狀態進行定期檢查，並根據其劣化程度予以維護和保養，是確保安全運營的一個重要環節。由於設計、施工、材料及地質因素等各方面的原因，無論是國內還是國外，多數隧道都存在不同程度的病害。根據國內外道路隧道的相關資料，隧道常見的質量問題主要有以下幾點：襯砌漏水，襯砌裂紋，襯砌腐蝕等，此外還有襯砌壓潰及剝落、襯砌變形及位移、隧道運營通風不暢及照明不良等問題。隧道工程質量的形成是隨著建設進度的推進而形成的，目前隧道常見質量問題產生的主要原因歸納如下：隧道工程施工工藝複雜，工序多，工程管理控制難度大，最容易產生質量問題;隧道建築材料的質量問題;隧道監控包括施工期間的監控量測和運營期間的監控措施較為落後;地質災害和其他原因對隧道質量的影響。目前運營單位多采用傳統的巡道工目視檢測的方法，不僅費時費力，檢測效果過於依賴巡道工的個人經驗，不同人員的檢測結果可能大相徑庭;國內也有根據隧道襯砌與圍巖以及隧道病害之間存在較大的介電差異，採用探地雷達對隧道質量進行檢測，這種檢測方法容易受到外界的隨機噪音、地面和地上物體的反射干擾訊號以及儀器本身的噪音的影響，另外雷達影象不是很直觀，無法做定量分析;此外還有采用振動掃描的方法對隧道質量進行檢測，也存在不直觀，檢測精度低的問題。且在傳統測量概念裡，所測的的資料最終輸出的都是二維結果(如CAD出圖)，在現在測量儀器裡全站儀，GPS比重居多，但測量的資料都是二維形式的。
在逐步數字化的今天，採用數字視訊全息技術，可以較好的對隧道各種災害情況進行測量，記錄被攝物體反射波的振幅和位相等全部資訊，對所拍攝的全息圖進行數字處理，在計算機上能完全還原隧道的三維立體圖，以三維代替二維，因為其直觀是二維無法表示的，現在的三維鐳射掃描器每次測量的資料不僅僅包含X,Y,Z點的資訊，還包括R,G,B顏色資訊，同時還有物體反色率的`資訊，這樣全面的資訊能給人一種物體在電腦裡真實再現的感覺，是一般測量手段無法做到的。同時利用全息技術實現真實的三維影象的記錄和再現。和其他三維“影象”不一樣的是，全息圖提供了“視差”。視差的存在使得觀察者可以通過前後、左右和上下移動來觀察影象的不同形象——好像有個真實的物體在那裡一樣。採用這種高效、整合、小型化、數字化的檢測裝置可生成標準的數字化影像檔案，現場快速採集資料之後，工程師在辦公室便可進行病害檢測，不僅可直接在數字影象上標定病害，還可存入資料庫進行資訊化管理和狀態評估。
數字全息是傳統的光全息術和數字技術相結合的產物。由美國科學家顧德門 (man)在1967年首次提出。數字全息用光電感測器件如CCD或CMOS攝像機代替傳統全息中的銀鹽幹板來記錄全息圖，全息圖以數字影象的形式被輸入計算機，用計算機模擬光學衍射過程來實現被一記錄物體的全息再現。近年來，隨著計算機技術和數碼攝像器件的飛速發展，數字全息技術及其應用受到越來越多的關注，其應用範圍已涉及形貌測量、變形測量、粒子場測試、三維顯微、影象加密、三維影象識別等許多領域。
1947年英國物理學家丹尼斯?伽博(Dennis Gabor)在研究如何提高電子顯微鏡的解析度的過程中發明了全息術。由於當時沒有理想的相干光源，而且全息再現像的質量受到孿生像的嚴重干擾，在上世紀50年代中期，全息術的研究沒有什麼進展，幾乎處於停滯狀態。1960年世界第一臺鐳射器出現，為全息術提供了高相干性、高亮度的光源。 1962年美國科學家利思 (Leith)和烏帕特尼克斯發明了離軸全息術。離軸全息使用傾斜的參考光波將訊號光(物光)載入到一個載頻(離軸參考光)上，使全息再現的物光和它的共扼在空間頻率(方向)上分開，從而徹底消除了孿生像問題。鐳射器的出現和離軸全息的一提出使全息術又成為了研究熱點，全息技術從此邁進了一個飛速發展的階段。1962年前蘇聯Denisyuk將Lippman彩色照像法與全息術相結合，發明了反射式全息圖，並首次提出了體積全息和白光再現的思想。1969年美國人Benion提出了彩虹全息術，這類全息圖衍射效率高，製作過程簡單，故發展很快。1977年cross製成了複合全息圖，和彩虹全息圖一樣，都可以在白光下觀察再現象。這種鐳射記錄百光再現的全息技術被稱為第三代全息，己廣泛用於全息防偽。1998年ars和uer使用CCD記錄了漫反射物體的菲涅耳離軸數全息圖，並提出了一種數字再現快速演算法—菲涅耳變換法。它利用一次快速傅立葉變換 (FFT)來實現菲涅耳衍射的計算，是目前數字再現最常用的快速演算法之一。2005年， ThomasM發表了他用頻率分析法對數字全息點擴散函式的研究結果，他認為當使用菲涅耳變換法再現全息圖的時候，點擴散函式是中心處於像點位置的CCD孔徑的夫琅禾費衍射圖案，當使用卷積法再現全息圖的時候，點擴散函式基本上是sinc函式的形式，其寬度取決於傳遞函式。他指出卷積法對全息圖的頻譜有截斷，記錄距離越大，截斷越多。這種截斷會造成再現像解析度的降低。為提高解析度，提出了自由空間傳播的級聯演算法。s還分析了CCD填充因子和直透光對點擴散函式的影響。在我國，2008年，國承山、張莉等人提出 s的頻率分析法對CCD的記錄過程建立的數學模型不準確，提出了自己的數學模型，以此模型為基礎推匯出了菲涅耳變換演算法的點擴散函式，並討論了CCD填充因子對點擴散函式的影響。
OpenCv的全稱是：Open Source Computer Vision Cv於1999年由Intel建立，現在由Willow Garage提供支援。OpenCV是一個基於BSD許可證授權(開源)發行的跨平臺計算機視覺庫，可以執行在Linux、Windows和Mac OS作業系統上。它輕量級而且高效——由一系列 C 函式和少量 C++ 類構成，同時提供了Python、Ruby、MATLAB等語言的介面，實現了影象處理和計算機視覺方面的很多通用演算法。OpenCv致力於真實世界的實時應用，通過優化的C程式碼的編寫對其執行速度帶來了可觀的提升，並且可以通過購買Intel的IPP高效能多媒體函式庫(Integrated Performance Primitives)得到更快的處理速度。OpenCv提供的視覺處理演算法非常豐富，並且它部分以C語言編寫，加上其開源的特性，處理得當，不需要新增新的外部支援也可以完整的編譯連結生成執行程式，所以很多人用它來做演算法的移植，OpenCv的程式碼經過適當改寫可以正常的執行在DSP系統和微控制器系統中，目前這種移植在大學中經常作為相關專業本科生畢業設計或者研究生課題的選題。在OpenCv介面中開啟視訊後，我們需要利用visual c++進行程式設計。visual c++整合了便利的除錯工具，特別是整合了微軟視窗程式設計、三維動畫DirectX API，Microsoft 框架。目前最新的版本是Microsoft Visual C++ 2010。利用visual c++程式設計，在OpenCv介面中對隧道進行動態跟蹤，這就是畢業設計的主要內容。
二、研究內容
綜合運用所學的基礎理論和專業知識，獨立查閱有關參考資料，在對全息成像技術和計算機技術進行分析的基礎之上，利用分析軟體通過分析發射和接收到鐳射訊號，獲得隧道襯砌的內表面影像圖以及隧道襯砌表面各點距軌道中心線的距離，對獲得的斷面資料進行處理可以形成數字化的灰度圖，同時熟悉計算機視覺和三維圖形繪製的基礎知識，掌握三維鐳射隧道掃描移動平臺鐳射掃描技術的基本原理，熟悉訊號處理的基礎知識，完成訊號採集系統的設計，建立採集資料庫，對採集訊號進行訊號處理及濾波處理。
三、研究進度
開題 (第3周)
外文科技資料翻譯 (第4周)
初步熟悉VisualC++軟體操作 (第5周)
熟悉VisualC++的程式設計及圖形方面操作 (第6周)
熟悉OpenCv操作 (第7周)
建立資料庫，完成資料採集 (第8周)
OpenCv軟體建模 (第9周)
建立採集分析軟體 (第10周)
OpenCv軟體計算結果 (第11周)
分析結果準備製圖 (第12周)
繪製工作圖 (第13周)
撰寫畢業論文 (第14周)
修改整理畢業論文 (第15周)
製作答辯電子稿，準備答辯 (第16周)
畢業答辯 (第17周)
四、論文工作量的估計
論文工作量適中。
五、預期達到的目標
利用程式設計能從給定的視訊資料中主動動態的。包括外文科技資料翻譯(≧30000印刷符號)，計算機繪製的裝配圖1張(2#)，VisualC++程式一份，論文1份，列印稿(用學校規定的稿紙)，約30～40頁，含中、英文摘要(約400～600個印刷符號)，用PowerPoint製作的論文答辯電子稿1份。
六、存在的問題及擬採取的解決措施
對三維鐳射隧道掃描移動平臺不夠了解。對VisualC++及OpenCv軟體瞭解不太多，對不能熟練操作。平時多查閱資料，努力學習，對掃描平臺進行深入瞭解，熟悉所需軟體的操作及程式設計。
七、參考文獻
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