连续视场的多相机数字图像相关测量方法

为拓展三维数字图像相关方法的应用范围并提高测量精度,将数字图像相关方法和多相机同步采集系统相结合,形成连续视场的多相机三维数字图像相关测量方法,在满足大长细比、大曲率和复杂全表面连续变形测量需求的同时,提高应变测量精度。多个相机同步拍摄物体表面的不同区域,相邻局部区域之间满足视场重叠范围要求,通过多相机标定将数据点映射至同一全局坐标系下,实现连续视场的多相机数字图像相关测量。利用双相机系统和多相机系统同时观测板的平移实验和梁的三点弯曲实验,结果表明,连续视场的多相机数字图像相关测量方法充分利用相机空间分辨率,一定程度上提高了三维变形测量精度。     

面向人体尺寸测量系统的点云孔洞修补方法

基于三维人体点云的尺寸提取是非接触式人体尺寸测量的重要方法之一。但是由于人体自身遮挡以及扫描死角等问题,扫描人体所得点云往往存在大量孔洞。为此,该文提出了一种面向人体尺寸测量系统的点云孔洞修补方法。该方法首先调整人体点云位置,然后采用映射法分割人体点云取横截面,接着确定横截面轮廓上孔洞位置,最后通过基于最小二乘的二次曲线拟合修补点云数据。实验结果表明,利用该算法拟合得到的人体点云横截面尺寸与直接对模特手工测量得到的尺寸基本一致,对尺寸测量数据的比较得出误差小于3%。     

Temperature Field Reconstruction in High-Temperature Gas by Using the Colored Background Oriented Schlieren Method

传统的背景纹影法应用于高温气体温度场重构时,由于不同波长的光线折射率差异,背景散斑点的成像会产生一定的模糊,而这将导致非常显著的测量误差。为解决这一问题,提出了一种采用不同波长散斑图像点的三维温度场测量方法。首先利用传统的黑白背景纹影法重建非均匀三维温度场,其次利用不同波长散斑点产生的折射偏差修正畸变量;然后通过分析不同波长背景散斑点的相关系数对所重构的温度场进行精确修正。最后通过运用龙格-库塔光线追迹法进行畸变量分析及热电偶接触式测量的实验对所提方法进行了验证,实验结果表明,彩色散斑背景纹影法可有效地实现精确地三维温度场重构。     

基于不完全数据的服用人体测量系统

分析基于照相测量的三维人体测量方法及其可行性,研究从人体数字图像中提取相关二维数据进行围度转换的测量系统。利用人体正、侧、后二维图像采集的不完全数据进行人体围度拟合,通过胸围、腰围和臀围回归方程计算得出围度尺寸,并与实际测量值进行对比分析,初步完成基于不完全数据的服用人体测量系统的建立。     

基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

基于相移法的复杂表面物体体积测量系统

基于相移法测量原理建立了完整的物体体积测量系统。采用CMOS相机进行图像采集,使用相位差为π2的彩色编码光栅获取三维形貌,通过像素点面积乘以每点的高度,之后将每点对应的体积进行积分,从而得到物体的体积。使用LabVIEW软件作为开发平台进行数字图像处理,LabVIEW支持并行,提高了测量速度。图像处理采用中值滤波,并引入MATLAB软件进行辅助运算。实验结果表明,系统能快捷有效地实现三维形貌的获取,测量体积的相对精度在2.2%以内。     

基于真实三维人体点云的特征参数提取

针对真实三维人体点云数据,提出一种快速提取人体特征参数的方法。首先对点云数据进行预处理,并将人体中心点转化为坐标原点,然后利用人体几何形状以及特征参数的定义,通过分层探索法来定位人体特征点,最后利用人体特征点得到相应的特征截面信息,使用边缘识别法提取特征轮廓边界点,对于不同人体体型,基于人体几何形状分析法自动识别正常和肥胖人体体型,有效地计算不同体型的真实特征参数信息。数值实验说明了该方法的有效性。     

ICP算法的改进及两台Kinect对人体的重建

以在虚拟场景中建立用户个性化全身三维几何模型为目的,研究了一种基于价格低廉的Kinect深度摄像机进行人体三维重建的方法。该方法将深度摄像机的标定与传统的迭代最近点算法相结合,控制两台Kinect从上下两个视角采集人体的深度点云,通过标定得到的转移矩阵将两个不同坐标系的分段点云粗略配准,利用传统的ICP算法寻找点云间重叠部分的最近点,自动迭代成完整的三维人体点云,最后通过点云的三角网格化实现全身人体三维模型的重建。实验结果证明了利用Kinect快速构建人体三维模型的可行性。     

相移电子散斑干涉法测量面内变形

叙述了相移式电子散斑干涉法测量面内变形的原理、电子散斑图的计算机处理方法及测量例．采用分段多次测量可以扩大面内变形的测量范围，和一般电子散斑干涉术相比，相移式电子散斑干涉法提高了相关条纹位相的计算精度，因而提高了面内变形的测量精度，并可得到面内变形的三维立体图．     

基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明：测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。     

Digital image correlation based high-speed crack tip locating method and its application

Based on a digital image correlation (DIC) method with the measurements of a high speed crack''s displacement and strain fields, a technique to accurately and automatically locate its crack tip has been developed. The crack tip is identified by finding the abrupt jump on the opening (or dislocation) curve of a point on the trace of the crack propagation, while the opening is measured through a virtual extensometer technique and the abrupt jump is identified by finding the peak on the curve. The method was verified using a specially designed experiment and applied to measure the critical crack tip opening angle of a rock sample. Because the involvement of analytical models has been avoided and then the good performance could be ensured for low resolution speckle images, this technique is expected to be very useful in the quantitative study of high speed cracks in experiments using high speed cameras.     

成桩挤土效应实验验证

利用数字图像技术,再现了沉桩挤土效应。在模型桩贯入过程中,采用高像素的数字相机连续摄取桩及桩周土体变形的灰度图像,对所采集的数字图像进行相关运算,求出全场土体位移矢量。试验结果表明桩端挤土类似于球形扩张,桩端土在挤压力作用下向外扩散。本法操作简便,对环境要求不高,可以应用于研究土体变形机理的试验研究。     

一种改进的半调数字图像水印方法

随着数字媒体的广泛普及,人们已经提出了许多种在灰度图像和彩色图像中嵌入水印的方法,但是由于半调图像的特殊性,这些方法大部分不适合直接应用于半调图像。本文在KW[1]方法的基础上提出了一种改进的半调图像水印方法。该方法利用了阈值T来控制水印的嵌入位置,在保证图像质量的前提下,嵌入尽可能多的数据。     

一种基于参考平面的直线距离测量方法

根据射影几何中的灭点原理提出了一种基于参考平面的直线距离测量方法。在已知标定相机内部参数的前提下,利用放置在参考平面（如地平面）上,已知尺寸的平面矩形作为标定物,建立相机与参考平面间的空间关系。在相机位置和焦距不变的情况下,拍摄一张数字图像,可以利用基于参考平面的直线距离测量方法计算参考平面中任意两个特征点间的直线距离。提出的测量原理和方法具有定标物和测量步骤简单、测量精度高的特点,在工程测量领域具有广泛的应用价值。     

Assessment of digital image correlation method in determining large scale cemented rockfill strains

A conventional contact method(using linear transducers) and a non-contact method are deployed to measure the axial and lateral deformations of large scale cylindrical cemented rockfill specimens.Experimental works incorporating two pinhole cameras to create one stereovision by digital image correlation shows that the non-contact method is as reliable for testing large cylindrical specimens as measurements done by using linear variable displacement transformer and string potentiometer. Considering this particular large specimen, the experiment resulted in the acceptable mean difference between lateral strain using both methods is 5.1 percent, and 14.5 percent for the axial strain. This occurrence is inevitable due to the heterogeneity of the concrete system and the placement of the monitoring point in digital image correlation method, although the comparison of stress-strain relationship in both methods still indicates a conformity. Based on the results of the present experiments, the authors recommend the noncontact method for a detailed investigation of the material behavior during the uniaxial compressive strength tests. Full field strain measurement enables this digital method to examine local strains near cracks at any point, a very useful tool for studying material deformation behavior.     

Optimization algorithm for estimating the human pose by using the morphable model

An optimization algorithm is proposed utilizing the video data and point cloud data captured by the depth camera to solve the problems such as error-proneness and incoherence of motion sequence caused by the existing human pose estimation algorithms based on the morphable model. For video data, the neural network is first used in extracting the model parameters from each color image frame. Next, the human key-points and contour constraint are considered to optimize the above parameters. Then the coherence between every two consecutive frames is utilized to correct the error of pose estimation, thus making the resulting motion sequence smoother. In addition, the point cloud and the model obtained from the corresponding color image frame are used as the joint input to further improve the estimation accuracy. Finally, the distance between the point cloud and the corresponding point of the model is constrained to be as small as possible to obtain a more reasonable solution. The proposed algorithm and the state-of-the-art algorithms are compared qualitatively and quantitatively on the data set and real video set. Experimental results show that the algorithm can effectively correct the error and incoherence in the single-frame pose estimation results and greatly improve the accuracy when using point cloud data optimization.     

基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量

将数码相机用于土三轴试样变形的图像采集，提出了一种基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量方法．通过与常规土三轴试验测量结果对比，说明了该方法的可行性和优越性，它不仅可以克服常规三轴试验方法中存在的诸多缺陷，而且具有较高的测量精度，是一种简单、有效且有广阔发展前景的测量方法．     

基于亮度分区的显微镜灰度图像彩色化算法的研究

电子显微镜下细胞成像为灰度图像,不便于观察和研究,由此提出一种电子显微镜下灰度图像的彩色化算法。对彩色和灰度图像的亮度直方图分别进行高次B样条最小二乘曲线拟合,对拟合的曲线分别求取极值点,通过自动地将彩色图像和灰度图像的极值点的个数调整一致,以此作为图像的分区,利用带有权重的颜色迁移算法进行分区映射实现灰度图像的彩色化。实验结果证明,此方法取得了较好的色彩效果。     

基于ICC Profile的数码相机图像的颜色再现

基于国际色彩联盟制定的标准-ICC Profile文件来解决色彩在数码相机和显示器间传递时的一致性问题.借助于与设备无关的XYZ色彩空间,建立从数码相机色彩空间到显示器色彩空间之间的颜色转换关系,以实现数码相片色彩在显示器上的真实再现.利用数码相机和显示器的Profile,来检验数码相机和显示器之间的色彩再现效果,取得了满意的结果,证明了该方法的可行性.