基于微粒子群优化算法的数字散斑图像相关方法

为了能够通过一步搜索同时得到数字散斑图像中所测点的整像素和亚像素位移信息,采用灰度插值的方法构造了亚像素子区,改进了基于微粒子群算法的数字图像散斑相关方法。对含有平移信息的模拟散斑图和具有应变的模拟散斑图进行相关计算,验证了该方法的适用性;在对具有微小面内位移转动的试件进行测量时,比较了整像素的微粒子群算法和不同量级的灰度插值下的亚像素微粒子群算法。结果表明,基于微粒子群算法的亚像素数字散斑图像相关方法在测量小位移方面具有一定的优越性。     

数字散斑联合变换相关法测量微小位移的研究

提出一种利用联合变换相关法对位移前后的散斑图像实现数字相关运算,通过相关峰的距离与散斑图所携带的位移信息之间的关系,测量物体的面内位移量。通过对全场的位移计算,得出对散斑图像先做限幅预处理后,再进行边缘提取,有效减弱了影响相关峰的不利因素,提高了相关点的精确性。对同一组散斑图进行匹配滤波相关运算和联合变换相关运算,把得到的全场位移矢量图进行比较,得出两者测量的结果是一致的。     

基于灰度共生矩阵的激光散斑评价方法

为了抑制激光成像中的散斑噪声,采用灰度共生矩阵构建了激光显微散斑分析评价系统。系统采用波长为405nm的激光作为显微系统光源,利用电压驱动音圈电机振动样品对激光散斑噪声大小进行控制,同时采用CCD图像传感器采集不同驱动电压下的激光散斑噪声。通过对散斑噪声的角二阶矩、对比度、熵和逆差距特征参量的分析,较好地表征了激光散斑噪声的变化。结果表明,灰度共生矩阵方法可对激光显微成像中的散斑进行评价。     

数字散斑相关技术最优光照条件研究

研究了光照条件对数字散斑相关技术(DSCM)测量精度的影响,获得了数字散斑相关计算最优的取值参数及光照条件。通过分析DSCM测量理论模型,获得误差与空间频率和平均灰度梯度的关系式,通过计算机模拟数字散斑图像,确定了最优散斑尺寸、最佳拟合窗口和计算窗口。实物实验中引入GSI编码技术,精确地标定了刚体位移,并对不同光照条件下的DSCM测量结果进行了误差分析,结果表明散斑图像的空间频率和平均灰度梯度与光照条件成规律性变化,并与理论分析结果一致。研究结果表明,DSCM测量的最优光照强度为8000 lx,此时图像平均灰度梯度高,DSCM测量精度高。     

基于亚像素偏移的高质量鬼成像目标重构方法

针对欠采样次数下传统计算鬼成像重构图像分辨率 差和对比度低的问题,提出了一种基于亚像素偏移的高质量鬼成像目标重构方法。本文通过 分析不同颗粒大小散斑图的重构图像特性以及亚像素散斑偏移的特性后,采用2pixel×2p ixel的大尺寸散斑颗粒在空间位置分别进行水平、垂直、斜向偏移,结合未偏移原始散斑图 分别对未知目标进行图像重构,通过对四幅重构图像进行对应像素点灰度取平均值的方式把 各重构图像上由于亚像素偏移而存在的互补信息整合到同一幅图像中,进而实现1pixel×1pixel分辨率的成像。数值仿真及实验结果表明,以信噪比、对比度和结构相似性作为评价 指标,在相同的采样次数下,与未偏移散斑图重构图像相比,既获得了高对比度和分辨率的 重构图像,又能很大程度避免成像过程中细节信息遗漏的问题,其中信噪比、对比度和结构 相似性分别平均提高61.2%/46.3%/59.8%。     

离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部缺陷

为了实现对材料内部较深层缺陷的大小和深度的检测,采用弹性理论分析并结合离面位移数字散斑干涉实验的方法,分析了含内部缺陷试件的离面位移分布,并给出了理论解。同时用数字散斑干涉和数值仿真得出试件的离面位移,将3种方法得到的离面位移及其1阶导数的分布做了对比,由对比结果可知,理论、实验及仿真得到的结果非常吻合,并对误差做了分析。从实验得到离面位移的1阶导数可获得缺陷的大小,结合理论计算出缺陷的深度,二者的误差都在允许范围之内。结果表明,利用离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部较深层缺陷具有很高的准确性。     

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题,提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上,引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理,克服了图像边缘效应对最终位移值的影响;同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性,采用分形插值的方法进行亚像素插值,进而能精确定位相关点,得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明:该方法保持了频域散斑相关法的测量速度,且将测量的绝对误差降低在0.01~0.03 pixel以内,并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。     

基于数字激光散斑图像的位移测量的多层平截算法

通过对数字激光散斑图像特性的分析及其位移测量法的研究，给出了一种利用激光散斑图像进行位移测量的多层平截算法。该算法把数字激光散斑图像的灰度看作三维空间的高度，用不同高度的水平面平截散斑图得到截值点，分析物体发生位移前后的散斑图像上截值点，由截值点相互位置的概率分布计算出物体的实际位移。改进后的多层平截算法可较大的节省测量所需的散斑图像面积，且能测量亚pixel级的位移。实验表明，该多层平截算法是一种实用、速度快及精度高的位移和变形测量方法。     

分数阶微分局部强反射的去噪方法应用

针对具有强反射的表面光条图像出现散斑或复合散斑等严重噪声情况,该文提出一种利用分数阶微分增强的图像去噪声的处理算法,突出噪声的颗粒化特征,通过连通区域面积统计的方法对有效连续光条进行分离并去除散斑噪声,获得有效光条图像,最后利用灰度重心法提取有效光条的中心。经实验对比,该方法得到的信息熵值和光条中心提取精度都显著提高,体现了分数阶微分算法增强图像高频信息的同时,有效保留更多的低频信息的特点,保留了更多的图像纹理细节,显著提高了特征光条中心提取精度。     

ESPI技术测量静态和准动态面内位移

利用高速CCD摄像技术和电子散斑图干涉(ESPI)法，研究了薄板的静态和准动态面内位移测量技术。采用小光圈成像技术和图像灰度进行线性变换的图像处理技术，实现对散斑图像的低通滤波和高通增强处理，提高了散斑条纹的对比度和清晰度，为条纹图的定量处理提供了方便。     

图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用

基于多模光纤的多模干涉原理以及图像处理算法,对多模光纤输出端面光斑图像相位谱的灰度共生矩阵特征值进行提取,提出一种新型光斑图样处理算法,并且将其应用于微位移传感。详细分析了以阶跃型多模光纤为基础的单模-多模光纤结构在两光纤径向产生微位移时,位移量与端面光斑图像相位谱特征值之间的关系。对多种结构参数光斑图样的分析表明,两光纤径向微位移与相关性及一致性两特征值成近似线性关系,可以用光斑图像处理的方法进行微位移测量,从而实现传感。实验结果表明与目前常用的计算光斑图像归一化强度内积处理算法相比,多模光纤芯径较小时,线性度、动态范围比较接近;芯径较大时,线性度提高的同时动态范围扩大约一倍。因此所提出的算法稳定性更好,适用范围更广。     

像面散斑平均尺寸对散斑干涉条纹图的影响

散斑计量中,为了在动态测量中得到清晰的原始散斑条纹图,使更有效的提取相位信息,提出一种改变像面散斑平均尺寸大小对散斑成像影响的方法,进而改善原始散斑条纹图的清晰度。通过分析光路参数F数和放大倍数与像面散斑尺寸大小的定量关系,通过实验进行了验证。实验结果表明,形变量一定,系统放大倍数为1,成像透镜F值为4.5,或者,当F数为2,系统放大倍数为3.5,像面散斑平均尺寸大小为5.841μm,最接近像面尺寸5.86μm成像效果最好,经正余弦算法滤波后,得到的散斑条纹图最清晰,证实了像面上散斑尺寸大小对散斑条纹图的影响。     

小波变换在显微热图像位移估计中的应用

针对显微热图像,提出一种基于傅里叶变换的多分辨率位移估计方法。该方法首先对显微热图像进行小波变换,再将原始图像及小波变换后的各个近似分量生成一个基于灰度的金字塔序列图像,然后基于傅里叶变换位移估计算法分别对金字塔各层序列图像进行位移估计,最后将得到的各层序列图像位移量按照分层权重进行加权平均得到最后的图像序列位移量,实验结果表明:该方法有效地提高了显微热图像微位移估计精度,降低了位移估计的平均误差和方差。     

面内微位移测量的散斑相位涡旋相关方法研究

提出了用散斑相位涡旋相关方法测量面内微位移。 首先利用拉盖尔-高斯变换, 将光强灰度图的实值信号I(x,y)变为复光强信号(x,y),获得涡 旋分布矩阵;然后,以涡旋 核结构参数的偏心率e作为特征因子进行相关运算;最终实现面内微位移的测量。在相同计 算机配置下,对毛玻璃的面内位移进行了测量,结果显示,散斑相位涡旋相关法的平均计算 时间为35.4ms,传统数字散斑相关法(DSCM)的平均计 算时间为376.7ms,而两者的相对误差均小于5%,这与数值模拟结果 相符。实验结果与数值 模拟结果表明,散斑相位涡旋相关方法可准确测量面内微位移,与传统DSCM相比,在保持相 同测量精度的前提下,计算效率至少提高了1个数量级。     

一种改进的正弦灰度变换图像增强算法

针对经典正弦灰度变换图像增强方法存在的问题,提出一种改进算法。变换函数模型为两段正弦曲线构造的S形曲线,灰度伸缩的拐点及伸缩强度参数独立可调,并根据图像的灰度分布自适应选择,有效地提高了增强图像的质量,具有对边缘细节信息增强能力强,对平坦区域信息破坏少,增强图像失真度小等特点。实验结果验证了算法的有效性。