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。     

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.     

基于梯度法的数字散斑图像相关亚像素搜索算法

数字散斑图像相关法是对全场位移和应变进行测量的十分有用的无损检测技术.设计精确的亚像素搜索算法是提高测量精度的关键问题.研究了数字散斑图像相关技术的基本原理,在梯度法的基础上,提出了一种基于梯度法的变步长的亚像素搜索算法并应用到相关搜索中,通过对模拟散斑图的位移分析证明了该算法的可靠性和稳定性,并对刚体平移实验进行了测...     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

光学相干层析成像中散斑噪声减小算法

干涉测量中的散斑噪声极大地限制了光学相干层析(OCT)成像中特征信息的提取,因此,如何减小散斑噪声成为OCT成像领域的一个重要问题.利用最小化Csiszar Ⅰ-散度的测量方法推出一种散斑最小化算法,不仅可以生成与测量数据一致的图像数据,而且可以推出图像的附加信息,展示了采用散斑最小化算法对人手指正常皮肤的OCT图像散斑噪声最小化处理结果,结果表明,此算法不仅可以极大地减小散斑噪声、提高信噪比,而且能保持清晰的边缘效果.     

抗激光散斑干扰的电视制导跟踪算法研究

随着激光对抗技术的迅速发展,采用低能激光对电视制导实施散斑干扰已成为一种极具威胁的干扰形式,严重影响电视制导的跟踪效果。针对传统的电视制导跟踪算法在激光散斑干扰时跟踪效果不佳的问题,进行了抗激光散斑干扰的电视制导跟踪算法研究。首先设计激光散斑干扰模拟装置,在实验室条件下模拟产生激光散斑干扰,然后对当前主流的电视跟踪算法进行深入研究,重点对比分析其抗激光散斑的干扰能力。实验证明,粒子滤波跟踪算法具有较好的稳定性、鲁棒性和抗激光散斑干扰的能力。     

A LUMINANCE EDGE EXTRACTION METHOD USING GRADIENT OF GRAY LEVEL FOR SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGERY

In the multistage imaging processing for SAR digital imaging and applications ofSAR imagery,extraction of luminance edge for the SAR imageis often required.It is well studiedto extract the luminance edge for ordinary images,The methods using gradient are effective andcommonly used.Because of the serious noise of coherent speckle exists in SAR images,somepeople believe that edge extraction by using gradient for SAR imagery gives poor results.Inthis paper,we have derived a rather ideal method for the extraction of luminance edge for SARimagery with the consideration of the characteristics of SAR imagery.This method uses therelative average gradient and combines detection with tracking.     

颈动脉B超估计血管壁搏动位移的干扰抑制

超声检测时,由于测量者把握探头的不稳定、受试者的呼吸运动等造成的干扰,将对通过B超图像进行斑点跟踪提取到的动脉壁位移的精度造成影响.为此,本文提出基于B超序列相位图像的全局刚性特征进行配准消除干扰.相位特征通过对B超图像进行Riesz变换,再采用高斯差分法提取得到.为了更快地完成寻优,减少配准误差,采用了基于位置加权的主轴质心法与互信息相结合的分阶段的配准方法.结果表明,与直接对B超或相位图采用斑点跟踪的方法相比,该方法有效去除了干扰,管壁位移提取的精度有显著提高.本文方法还可用于心脑等医学图像的配准.     

基于激光散斑数字图像相关法的热应变测量

为了解决常规数字图像相关法应用于高温工况下热应变测量时,人工制作的散斑受高热载荷冲击容易出现变色、熔化、脱落的问题,采用激光散斑作为数字图像相关法特征纹理的方法,计算温度变化前后散斑图像相关性来测量金属热应变,进行了非真空环境下加热试件的实验,以及在管式加热炉中分别对铝试件和钨试件进行人工散斑和激光散斑的真空加热实验对比,取得了相应的散斑图像,并计算出平均应变曲线数据。结果表明,在非真空环境下,由于热流扰动导致激光散斑图像抖动较大,测量出的热应变曲线存在较大的干扰噪声;铝从室温升至450℃和钨从室温升至800℃的热应变与人工散斑结果相对一致;激光散斑数字图像相关法在类似聚变堆偏滤器高真空、高热流条件下,可以有效地测出金属壁面的动态热应变。该研究为聚变堆偏滤器第一壁材料的损伤诊断提供了新思路。     

激光雷达跟踪算法研究

形心跟踪算法因为简单、执行速度快而得到广泛采用。然而常规形心跟踪算法因激光雷达图像受到散斑噪声影响而变得不适合。改进算法结合了图像的滤波处理，提高了适用范围。但是这种基于图像灰度均值分割的形心跟踪算法对于小目标图像都会跟踪失败。分析了大目标图像和小目标图像的直方图，指出其均由一个背景的尖峰和目标的拖尾组成，理想的分割阈值点应为尖峰和拖尾的临界点。据此提出了基于累积直方图的形心跟踪算法。此算法以图像的累积直方图拐点为分割阈值，不受目标区面积大小的影响。处理结果表明,对于大目标图像和小目标图像均有较好的效果，并且保持了常规形心跟踪算法执行速度快的特点。     

空间激光成像跟踪系统中的图像噪声抑制技术

激光成像跟踪系统是实现空间远距离暗目标跟踪的一种极具潜力的手段,而目标在激光照射下的图像将受到激光散斑的调制作用,影响目标的识别及目标的定向精度。对激光照射下的目标图像的统计特性进行了理论分析,提出了一种对原始图像依次实施灰度线性变换、中值滤波和Lee滤波的组合数值滤波器对图像噪声进行抑制。处理的结果表明,采用上述组合方法,图像的噪声指数可从0.67降至0.22,同时边缘保持度可达0.96,为后续的图像处理提供了必要的条件。     

一种直线轨迹跟踪的视觉传感器

提出了一种实现直线轨迹跟踪的视觉传感器方案，详细讨论了传感器的基本结构和工作原理，并对其中涉及的数字图像处理技术进行了深入研究。该传感器由激光扫描单元和图像采集处理单元2部分组成，其中，激光扫描单元采用三角法测量原理，利用一维视觉传感扫描的方法实现直线运动物体的轨迹跟踪；图像采集处理单元则利用FPGA和DSP对CCD的输出数据进行高速的数字化处理，并引导后端的执行机构进行相应动作。实验表明，本传感器能以60line／s的速度对被测物进行扫描，并在主机界面上清晰地显示被测物的直线距离信息，测量分辨率可达14μm。