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。     

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。     

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。     

基于频域数字散斑相关方法的面内微位移测量

使用传统数字散斑相关方法对物体面内微小位移进行测量时,由于受到噪声影响和算法本身的局限,会出现测量精度低、数据处理速度慢等问题。针对以上缺点,应用频域数字散斑相关方法,通过散斑记录和MATLAB软件编程,实现了物体面内微小位移的测量。这种方法不但弥补了传统数字散斑相关方法的不足之处,而且简化了一般光学测量过程中的反复调校过程。理论分析及实验结果表明,应用频域数字散斑相关方法测微位移的系统结构简单、处理速度快、精度高,能够达到微米级,相对误差小于1%。     

物体变形测量的相移数字散斑剪切干涉术

相移数字散斑剪切干涉技术可以提高检测精度,利用该方法对圆形铝板试件进行测量。为了实现全场相位的精确求解,运用等四步相移Carré算法定量计算相位。将该非接触测量技术与弹性力学理论分析相结合,对四周固支,中心受集中载荷试件的离面位移导数进行测量与分析,另外采用有限元方法进行模拟。最后将实验结果分别和理论结果、有限元结果进...     

基于差分进化的数字图像相关方法

提出一种基于差分进化算法的数字图像相关(DIC)方法.通过将图像子区的转角包含在相关函数中,利用具有超强全局最优化特性的差分进化算法可准确地进行相关搜索,再将相关搜索结果作为Newton-Rapshon(N-R)方法的迭代初始值进一步精确计算位移、应变信息.该方法可对存在任意刚体转动情况下的试件表面变形进行准确测量,克服了通常的DIC方法在测试对象存在稍大转角(通常认为转角大于7°)的情况下即不能使用的缺点,在被测对象既有平动、又有转动时仍然能进行准确可靠的相关计算.     

融合区域匹配的快速多线结构光测量方法

针对多线结构光测量中测量效率与测量精度相矛盾的问题，提出了一种融合区域数字图像相关匹配的快速三维测量方法。采用双边滤波和大津阈值法对图像进行预处理，利用重心法提取初始条纹中心点。用双三次插值法提升初始点的局部邻域分辨率，在局部邻域内再次利用灰度重心法提高中心点的提取精度。以左图像提取的中心线为基准，利用数字图像相关法在右图像中心线附近搜索基准对应的立体匹配点，大大缩小了数字图像相关法的搜索范围，提高了测量效率和立体匹配精度。对标准块规的测量实验结果表明，该方法的中心线提取速度为Steger法的3.29倍，均方根误差相比传统极线约束立体匹配法减小了68.57%。     

用数字散斑方法测量物体运动轨迹

提出了利用多曝光数字散斑技术取代干板照相技术记录物体运动轨迹的研究方法，根据杨氏条纹模型详细分析了该方法的基本原理，给出了物体的面内运动和小角度转动两种运动轨迹的测量结果，对影响实验结果的因素进行了讨论．数字散斑，多曝光照相，运动轨迹     

双环形腔复合瑞利后向散射式光纤转动传感特性

基于A.Kung等所提出的后向瑞利(Rayleigh)散射式光纤转动传感原理,提出了一种双环形腔复合的Rayleigh后向散射式光纤转动传感器(RBFORS)新结构.利用两个2×2单模光纤耦合器,建立了复合双环形腔Rayleigh后向散射式光纤转动传感器的理论模型.通过计算机仿真,给出了用光时域反射计(OTDR)探测到的光纤转动传感器输出信号的特性,利用优化的环长和分光比两结构参量,分析了模拟结果.选择双环的长度分别为1500 m和1078 m,2×2光纤耦合器的耦合系数分别为95.23%和94.88%构建了测试系统,对不同转速所探测到的Rayleigh后向散射信号进行测量,得到了实验结论与理论相一致的结果.双环的采用,提高了测量信号的强度,增加了测试的有效数据,使其更有利于识别,提高了转速测量的精度.     

基于激光散斑的固体折射率测量研究与改进

根据透明固体介质的光学折射特点,对激光散斑测量透明固体折射率的传统方法进行了误差分析,并提出一种减小误差的改进方法：首先搭建像面散斑测量系统,透明固体则置于成像透镜和CCD相机之间,通过CCD相机先后采集待测透明固体垂直光轴放置时和偏转一定角度放置时的散斑图;然后利用数字图像相关法对采集到的两张散斑图进行相关处理,获得固体偏转前后的散斑面内偏移量;最后根据理论公式计算出其折射率。通过对比试验发现利用改进方法测量出来的结果误差小、精度高。     

Optimal tradeoff circular harmonic function correlation filtermethods providing controlled in-plane rotation response

Correlation methods are becoming increasingly attractive tools for image recognition and location. This renewed interest in correlation methods is spurred by the availability of high-speed image processors and the emergence of correlation filter designs that can optimize relevant figures of merit. In this paper, a new correlation filter design method is presented that allows one to optimally tradeoff among potentially conflicting correlation output performance criteria while achieving desired correlation peak value behavior in response to in-plane rotation of input images. Such controlled in-plane rotation response is useful in image analysis and pattern recognition applications where the sensor follows a pre-arranged trajectory while imaging an object. Since this new correlation filter design is based on circular harmonic function (CHF) theory, we refer to the resulting filters as optimal tradeoff circular harmonic function (OTCHF) filters. Underlying theory, OTCHF filter design method, and illustrative numerical results are presented.     

Correlation filters with controlled scale response.

Correlation filtering methods are becoming increasingly popular for image recognition and location. The recent introduction of optimal tradeoff circular harmonic function filters allowed the user to specify the response of a correlation filter to in-plane rotation distortion. In this paper we introduce a new correlation filter design that can provide a user-specified response to in-plane scale distortion. The design is based on the Mellin radial harmonic (MRH) transform and incorporates multiple harmonics into the correlation filter for improved discrimination capability. Additionally, the filter design minimizes the average correlation energy in order to achieve sharp correlation peaks, and thus we refer to these filters as minimum average correlation energy Mellin radial harmonic (MACE-MRH) filters. We present underlying theory, a MACE-MRH filter design method, and numerical simulation results.     

结合小波变换与相位相关的图像匹配方法

图像匹配技术是图像测量系统中的关键技术,是目标定位中最基本的方法。相位相关作为一种图像匹配技术对噪声有较高的容忍程度,检测结果与照度无关,受几何失真影响小。但该方法对旋转变化非常敏感。为解决此问题,本文提出结合小波变换和相位相关的匹配算法,该算法首先对图像进行小波分解,并对结果中的近似信号进行空域旋转校正;然后利用相位相关方法进行图像匹配,从而达到快速精确的定位。该方法在掌纹图像匹配定位中的应用证明了它的有效性。     

数字梯度敏感法在静态断裂力学实验中的应用

为了研究断裂力学问题中裂纹尖端区域的局部变形场和断裂特性,采用数字梯度敏感法对带有中心贯穿裂纹的有机玻璃有限宽板条进行了静态实验研究。实验过程中通过CCD记录裂纹尖端区域不同应力状态下的散斑图,对记录的散斑图进行相关运算,得到了不同应力状态下裂纹尖端周围区域内的光线偏转角,并通过偏转角对Ⅰ型裂纹的应力强度因子进行了提取。结果表明, 通过数字梯度敏感方法计算得到的应力强度因子与理论值吻合相对较好。     

四反射镜结构极坐标红外惯性稳像平台像旋研究

针对极坐标式直接稳像平台结构和间接稳像平台的四反射镜成像光路结构,推导其两框架运动所引起的像旋角度。结果表明俯仰框和滚转框的运动均会引起像旋。四反射镜间接稳像结构像旋随着离轴角增大,滚转框运动所引起的像旋角度也逐渐增加,在小离轴角时,滚转所引起的像旋也较小。直接稳像结构像旋角度与滚转框架角的正切值成正比,与俯仰框架角的余弦值成反比。仿真结果表明,四反射镜结构像旋比直接稳像结构的要小,对成像质量影响小。     

数字图像相关用于印刷电路板全场微应变的测量

提出了利用数字图像相关技术测量印刷电路板全场微应变的方法,用于评估电路板由应力所导致的失效风险,克服传统实验测试方法不能有效测量全场应变以及难以给出应变集中区域的不足。设计了基于三维数字图像相关技术和应力加载策略的实验方法,通过所获得的全场主应变分布及局部区域内应变历史曲线来评估电路板的失效风险。实验结果表明,所提出的电路板微应变测量方法的重复性优于100 ,能够有效地获得电路板全场的微应变分布,尤其是能够直观地显示电路板应变超过额定值的区域分布,为改进电路板设计、降低电路板失效风险和保护电子元器件的安全提供了重要的实测数据。     

立方反射镜失调特性的研究

结合理想坐标系下立方镜镜面微小倾斜后其三个平面法线坐标，利用刚体微量转动的反射法线向量公式，获得非理想立方镜反射矩阵；为了研究在光斜入射时镜面倾斜对出射光方向的影响，利用立方镜绕顶点旋转等效于光斜入射的方法，计算出光束夹角δ与单一镜面偏差角ε和立方镜旋转角θ之间的关系式；对于理想情况下的立方镜，利用几何光学可以证明出射光与入射光不但平行，而且过顶点作任意截面交于两光线所得的两个交点关于顶点对称，从而计算出立方镜绕顶点以外任意轴旋转造成出射光束相对原出射光的偏移量与旋转角关系式，理论计算值与实验数据吻合得很好；介绍了立方镜的制作、调整及检测方法，偏差角的测量与计算。     

斜光轴数字图像相关法动态位移测量研究

定量分析了远距离斜光轴成像位置变化对数字图像相关方法产生的影响,提出使用参考测量技术克服斜光轴成像的不利因素,给出一种新的斜光轴高精度测量动态面内位移的方法,在2-50m处测量最大相对误差小于1%,该方法具有无需共轴光路的测量环境要求的特点。通过C 开发了测量软件系统,运用Windows下新的图像采集和序列图像相关方法,并内嵌Matlab引擎快速给出动载特性测量数据和曲线,特别适用于桥梁、高速公路立交桥的动载特性测量等工程应用。