亚像素数字散斑相关测量的曲面拟合法研究

研究了亚像素数字散斑相关测量中整像素搜索窗口、拟合窗口、散斑尺寸等因素对曲面拟合法测量精度的影响.采用二元二次多项式曲面拟合方法,利用计算机生成的模拟散斑图像,对水平位移分别为0.1,0.3,0.5,0.7,0.9pixel的图像进行了研究.结果表明,最佳搜索窗口为31×31～51×51 pixels,最佳拟合窗口为3×3 pixels,散斑图的平均散斑尺寸为2 pixel时,能较容易地实现相对误差小于5%的目标.而在高斯噪声免疫力方面,0.9 pixel以上的位移具有较强的免疫力.在散斑相关测量精度要求不是很高(＞1 μm)的情况下,曲面拟合法是一种非常适合的方法.     

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。     

基于相位分析的散斑图像位移测量算法

通过对数字散斑图像位移测量方法和激光散斑图像特点的研究,提出了一种利用数字散斑图像进行位移测量的新方法:同频率相位比较法.该方法把移动前后的激光散斑图像像素分别在X、Y方向上叠加,对叠加后的一维序列进行频谱分析,找出同一频率的信号的存前后两幅散斑中的相位偏移,然后通过统计分析求解激光散斑图像的位移.大量实验证明,上述算法可行,不使用插值法即可求解亚像素级位移,并能大幅度提高位移测量速度.     

数字剪切散斑干涉技术的应用

介绍了剪切散斑的测量原理及成像方式,详细讨论了剪切成像的常见方式并总结了各种方式的优缺点及适用场合,探讨分析了几种常用加载方式的特点。由于数字剪切散斑干涉技术具有高精度、非接触、可直接测量应变并且抗干扰能力强等优点,已经广泛应用于应变分析、无损检测和振动检测等领域。重点分析了它在无损检测方面的应用以及特点及优点。     

数字剪切散斑用于物体的三维面形测量

本文介绍数字剪切散斑用于三维面形测量的基本原理，并将其用于实际物体的测量，结果表明，该测量方法简单方便，便于工程现场测量。     

应用激光数字散斑测量物体面内位移的研究

利用激光数字散斑原理搭建光路对物体面内位移进行测量,利用CCD接收毛玻璃移动前后的散斑图像,通过计算机数字图像处理得到干涉条纹并计算毛玻璃的面内位移。最后讨论对本系统测量的灵敏度,范围和精度进行了分析和讨论。     

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。     

数字散斑的边缘相关测量法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。     

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     

相移数字散斑干涉术测量振动模态

数字散斑干涉技术是一种非接触，全场测试的光学测试方法。用数字散斑干涉术时间平均法测得的物体表面稳态振动，可描述为受高频分量调制的零阶Ｂｅｓｓｅｌ函数。文章提供一种在数字散斑时间平均法测振中使用的相移方案，以消除条纹图中的背景分量，使条纹仅与振幅有关，阐述了此方案的原理，并给出实验的结构和结果。     

位置随机散斑相关测量方法及应用

本文提出了一种新的位置随机散斑相关测量方法.在新的方法中将数字图像分为若干个n×n像素的窗口,在每个窗口中确定一个或两个散斑点,散斑为高斯散斑.与原来的就整场取随机位置的方法相比较,制作出了散斑分布更均匀的局部位置随机的散斑图.本文还分析了基于局部随机位置点阵,利用成像透镜的低通滤波作用生成局部位置随机的散斑图的方法.文中分别模拟了局部位置随机散斑图和整场位置随机散斑图在数字散斑相关测量中的应用,将两种散斑相关测量的方法进行了比较分析.     

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。     

基于傅里叶变换相位的散斑面内位移量算法

散斑照相计算面内位移时,传统算法直接使用散斑图傅里叶变换的功率谱信息,最小可检测位移量会受到散斑尺寸的限制。为了解决这一问题,采用基于傅里叶变换相位信息的新算法进行了理论分析,证明了新方法中最小和最大可检测位移量取决于所用光电转换器件（如CCD或CMOS）的像元间距和光敏面大小,与散斑尺寸无关。结果表明,该方法的测量范围最小可达2pixel间距,最大可达光电转换器件光敏面宽度的一半。实验测量与理论值吻合。     

基于MATLAB的数字散斑条纹图滤波比较

数字散斑照相术提取的数字散斑条纹图存在信噪比低、强度弱的特点,因此需要对图像进行滤波除噪。为了比较不同的滤波方法对散斑条纹图的除噪效果,笔者在MATLAB中采用中值滤波、巴特沃斯低通滤波、指数低通滤波以及同态滤波对提取的条纹图进行处理并就处理结果做出了分析比较。实验结果表明,以上方法都能从噪声中提取信号,其中中值滤波除噪效果最好。     

线激光散斑检测弹幕武器炮口振动测量方法

为了解决在弹幕武器射击时的恶劣环境下,频域分布复杂的炮口振动信号测试难题,采用线激光散斑场光电检测方法,研究了振动信号与输出电流数学关系,分析了基于雪崩光电二极管的光电检测电路噪声与幅频特性,提出了一种基于身管表面线激光散斑效应的炮口振动测量的方法,并进行了25m远处的振幅在微米级、频率为50Hz~16kHz振动信号的检测实验。结果表明,线激光散斑检测炮口振动振幅在微米量级。该测量方法具有频率响应范围宽、测量距离远、灵敏度高等优点,实现了远距离、宽频域振动信号的检测。     

单检偏器数字散斑干涉偏振相移方法

针对曾经提出的数字散斑干涉时间偏振相移方法［1］所存在的结构复杂、操作不便等不足,提出了一种优化的数字散斑干涉偏振相移方法。不同于原先方法需要两组固定波片和可动检偏片,本方法仅需一组固定波片和可动检偏器即可实现相移,因此系统结构和操作过程都更加简单,且减少了光路调节不准所带来的相移误差,相位图质量更高。实验结果显示,结合传统的三步、四步、五步相移算法,基于单检偏器偏振相移器的数字散斑干涉方法能够获取质量较好的相位图,因此证明了这种方法可有效替代原方法。     

数字散斑时间序列相关三维面形测量中提高精度的方法

本文提出一种基于数字散斑时间序列相关三维面形测量法中提高测量精度的方法－多相关峰优化法。在数字散斑时间序列相关测量法中,当物体表面存在复杂细微结构时,被物体调制的散斑图中局部区域的散斑子图像会出现明显变形和局部阴影,这时相关曲线会出现多相关峰。由于相关值很低,这些相关峰对应高度都有可能是测量点的高度值。本文用特殊的算法对这些相关峰对应高度值进行辨别,找出最适合的高度值作为测量值,对测量结果进行优化。实验证明该方法对改善因局部区域的散斑子图像的变形和局部阴影影响而导致的测量误差具有非常显著的效果,使得数字散斑时间序列相关三维面形测量法能够用来测量复杂三维物体面形。