基于Hermite插值的数字图像相关亚像素位移求解算法

在数字图像相关方法中,传统Newton-Raphson算法（简称N-R算法）通常采用三次样条插值算法获得散斑图亚像素位置的灰度值。而在插值算法中,Hermite插值算法具有更加良好的光滑程度。因此,为了提高传统N-R算法的计算精度,提出一种基于Hermite插值的亚像素位移求解算法。该算法应用Hermite插值函数构建散斑图亚像素位置灰度值,并应用Barron算子计算像素点的一阶灰度梯度;之后应用牛顿迭代算法进行亚像素位移求解。应用真实散斑图的数值变形实验对算法的有效性与计算精度进行了验证。实验结果表明：提出的算法有效提高了传统N-R算法的计算精度且计算稳定性较好。     

基于数字图像相关法的应变测量理论误差分析

数字图像相关法作为新型的应变测量方法,因其具有全场测量、操作方便等优点已被广泛运用到各个领域.文中通过改进经典的数字图像相关算法,使二次曲面拟合时选择的八连域控制在一个更狭小的精确范围内.通过Matlab实现理论精确控制的模拟散斑图像,理论分析改进后的算法精度及其主要误差影响因素.结果表明,改进后的数字图像相关法理论计算精度提高一个数量级.通过分析不同误差影响因素的具体作用,提出在实际测量中应选择的最适合计算参数.     

基于数字图像相关法的链环残余应力测量

基于数字图像相关法搭建了一套应力测量系统,分析了散斑图质量对测量精度的影响,通过面内平移试验和平面应力状态试验验证该测量系统的准确性.结果表明,测量精度会随散斑图质量的提高有一定程度的提高.面内平移试验结果的相对误差都在3.5%以内,表明该系统具有较高的精度.平面应力状态试验的结果表明,使用该系统测量试样应力具有较高的准确度.将该测量系统应用于测量链环焊接残余应力,测量结果与使用应变片测得的结果基本一致.该应力测量系统操作简单、精度较高,可用于特定条件下代替应变片进行残余应力测量.     

基于BP神经网络的数字图像相关非迭代灰度梯度算法

为了提高非迭代灰度梯度算法的亚像素位移求解精度与效率,提出一种基于神经网络的非迭代灰度梯度改进算法。该算法应用BP神经网络直接建立变形前后散斑图子图像的灰度及灰度梯度与亚像素位移之间的非线性映射关系,无需对相关系数进行最小二乘优化求解。应用模拟散斑图像对算法的亚像素位移求解精度与效率进行了验证。结果表明,作者提出的算法的计算精度与效率较传统的非迭代灰度梯度算法均有提高。最后进行了真实的刚体平移实验,其结果进一步证明了作者提出的算法的有效性。     

薄板焊接热变形的视觉检测方法研究

在焊接过程中,焊件易受热变形,降低了构件安装精度以及结构的承载能力,导致焊件不符合设计和使用要求。精确测量焊接过程中焊件的热变形具有重要的意义。针对焊接过程中焊件热变形测量的问题,结合数字图像相关方法,提出一种基于时序匹配的散斑图像视觉检测方法,提高了图像的采集质量;通过有限元仿真,验证了该方法测量焊接变形的精度较高。该方法实现了薄板焊接热变形的高精度视觉检测     

数字图像相关亚像素位移测量中迭代相关系数曲面拟合算法研究

相关系数曲面拟合算法是数字图像相关方法中一种简单而高效的亚像素位移测量算法。在相关系数曲面拟合算法中,拉格朗日曲面拟合算法、二元三次多项式曲面拟合算法和二元四次多项式曲面拟合算法不能直接推导出亚像素位移量的解析解,而需采用迭代算法获得亚像素位移量。为对比分析上述3种迭代相关系数曲面拟合算法的性能,利用真实散斑图像对3种算法的计算精度与效率进行了对比实验。实验结果表明:3种算法的求解精度与效率从高到低依次为二元三次多项式曲面拟合算法、拉格朗日曲面拟合算法、二元四次多项式曲面拟合算法。     

数字散斑特性对三维重建精度的影响分析

针对数字散斑图像的特性对三维重建精度造成影响的问题,对数字散斑图像的特性以及斑点分布方式进行分析,模拟了三种不同的散斑图像,通过理论分析与实验研究获得了辅助效果较好的数字散斑图像。为了对散斑的特性进行研究,首先介绍了双目三维视觉的基本原理、数字散斑的模拟方法以及数字散斑相关方法;然后,分析了随机灰度、二值全局和二值局部散斑的灰度直方图与平均灰度梯度;最后,设计了不同直径、分布方式的数字散斑图,并实际测试了其对标准量块三维重建精度的影响。实验结果表明,二值灰度局部散斑能获得更好的重建效果。     

板料变形三维数字散斑应变测量分析系统研究

针对板料变形中应变检测的常规方法和传统方法存在的不足,通过数字散斑相关方法、计算机双目视觉理论和材料力学理论分析了试件表面变形前后的散斑图像,来动态跟踪试件表面上几何点的运动并得到三维位移场,在此基础上计算得到试件的三维应变场.基于此原理开发了XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统.应用带孔铝质制件进行了单向拉伸实验.测量结果表明,该系统能较好的反映板料变形过程中的三维应变状态,较好的测量试件表面的三维轮廓,直观再现工件表面的变形场、应变场和成形极限图(FLD),对于需要测量的关键点可以实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变.该系统可以应用到不同的力学测量现场.     

一种新的数字散斑搜索方法及其精度分析

提出了一种新的改进的数字散斑相关的搜索方法一单区域搜索法。其特点是在一个子区的计算中．用梯度法得出的中心点的位移及导数项，将其代人弹性力学公式计算其它点的位移项初值，再用样条插值公式计算导数项的初值。该方法可在不降低精度的基础上极大地提高速度，是一个高效率、高精度的数字散斑搜索方法。本文还通过数值模拟的方法分析了该方法的精度。     

一种工业无损检测超声图像降噪方法

针对传统的工业无损检测超声图像散斑噪声降噪方法,不能很好的保持图像边缘和细节,提出了一种新的基于粗集与小波的工业超声图像降噪方法.该方法通过考察散斑噪声的统计特征,利用粗集中的等价关系将工业超声图像划分为若干子图,对子图进行对数变换后完成小波变换,采用自适应阈值函数处理小波系数,应用小波逆变换和指数变换得到降噪后的子图,将降噪后的子图进行叠加得到最终的降噪图像.通过新算法在实际工业超声图像中的应用,实现了在保证降噪效果的同时能够较好地保持图像边缘及细节特征,验证了算法的有效性.     

Image processing of ESPI based on measurement the welding dynamic displacement fields

A dual-beam electronic speckle pattern inteorerometry (ESPI) system was adopted to get speckle patterns for the measurement of welding dynamic displacement fields. The mathematical model of this system was described, based on which methods of the ESPI pattern image processing were discussed. Gray transformation and histogram equalization were used to enhance the contrast of speckle patterns. A discrete cosine image processing method was carried out and an exponent low-pass filter was chosen to reduce multiplicative noise in speckle patterns. Speckle grain noise can be eliminated effectively after these processes.     

基于机器视觉的金属板材表面波纹度检测方法

常规波纹度测量方法存在检测效率低、检测精度不高等问题,为了实现金属板材表面波纹度的快速准确检测,提出了一种非接触式的表面波纹度无损检测方法,该方法采用改进的中值滤波实现高效快速的图像去噪,使用霍夫变换实现图像的自动旋转,提取了表面图像基于灰度共生矩阵的纹理特征参数,并进行相关性分析。结果表明,对比度、能量、相关和熵等特征参数与波纹度之间存在较好的一致性。以对比度、能量、相关和熵等为输入参数,构建了基于BP神经网络的表面波纹度检测模型,试验验证该方法能够实现金属板材表面波纹度的高效、高精度测量,检测误差仅为49.0%。     

基于激光散斑的蜂窝复合材料缺陷检测

通过基于激光散斑检测技术的缺陷信息提取方法,可快速判断缺陷的位置及大小。基于散斑干涉原理,对图像降噪进行了研究分析,试验结果表明,通过傅里叶滤波、图像线性趋势处理、灰度处理、分步解包等图像综合处理技术可有效提取散斑干涉信息,缺陷信号比较清晰。针对该研究结果,对飞机雷达罩进行检测时,运用图像综合处理技术获得缺陷的相关信息,验证了采用该方法提取层压结构和纸蜂窝结构缺陷信息的可行性,有效提高了激光散斑检测的工作效率和可靠性。     

MEASUREMENT OF WELDING DYNAMIC DISPLACEMENT FIELDS BY ELECTRONIC SPECKLE PATTERN INTERFERENCE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｅｌｄｉｎｇｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｐａｒｔｉａｌｌｙｈｅａｔｉｎｇ,ｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇ,ｗｈｉｃｈｐｒｏｄｕｃｅａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｎｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎｓｏｍｅｃａｓｅｓ,ｔｈｅｙｃａｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｔｉｓｏｎｌｙｂｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｌａｗｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ…     

基于贝叶斯图像模式识别技术的点焊质量评估

提出一种将点焊过程动态电极位移信号转化为二值图像的方法.基于图像特征分析,从焊点样本电极位移二值图像中提取出15个隐含特征.针对一系列对应不同焊接质量焊点样本电极位移二值图像特征,利用主成分分析消除图像特征间的互相关性,建立了基于最小风险贝叶斯图像识别技术的焊点质量分类器.分类器有效性测试结果表明,电极位移信号二值图像尽可能多的保留了焊点质量信息,特征提取算法简单、高效、易于实现;同时在小数据样本情况下,贝叶斯图像识别技术能够快速、准确地评判焊点质量,有较好的应用前景.     

减振器性能匹配试验台测控系统设计

减振器性能匹配试验台是模拟整车1/4悬架振动系统的试验设备,其测控系统由数据采集卡、USB/RS485转换器、计算机和测控软件构成。测控软件基于VC设计,包括信号采集、调频控制、实时波形显示和数据处理4个部分,采用多线程并行结构。基于数据采集板卡实现了被测试力、位移、速度和加速度的采集,基于Modbus协议实现了计算机与变频器之间的串行数据通信,采用数字滤波实现实时滤波处理,结合VC中的相关函数实现数据存储。试验结果验证了测控系统稳定工作,所得数据准确,通信可靠,满足试验要求。