基于数字图像测量的三轴土样变形测量方法综述

针对在常规三轴试验中由于实验仪器和计算方法的限制无法实现土样变形准确测定的问题, 将数字图像处理技术运用于土样三轴试验中, 通过非接触式测量为三轴土样变形提供了更为准确的测量手段, 为促进数字图像测量技术在土工三轴试验中的发展与应用, 很有必要对现存的基于数字图像测量的三轴试验方法进行总结和梳理。在广泛阅读国内外相关文献的基础上, 对目前具有发展前景的、在三轴土样变形测量中得以应用的3种数字图像测量方法(基于数字图形处理的三轴试验、基于数字图像测量系统的三轴试验、基于新型数字图像测量的三轴试验)进行了系统性总结, 详尽地阐述了各测量方法的测量原理和局限性; 通过不同测量方法的对比分析, 揭示了基于数字图像测量的三轴试验在未来的发展趋势, 针对不同的图像测量方法, 提出了不同的改良方法。     

粉煤灰临界状态力学行为的试验研究

为验证临界状态理论对粉煤灰材料的适用性,基于具有变形数字图像测量系统的GDS三轴试验仪,对干燥粉煤灰试样和饱和粉煤灰试样分别进行常规三轴剪切试验,对比研究了其应力-应变行为的差异,重点研究了饱和粉煤灰材料的临界状态特性,给出了其相应的临界状态方程,并考察了低密度与高密度粉煤灰在变形过程中表面变形场演化的差异。     

数字图像测量技术在小麦三轴试验中的应用研究

将基于数字图像测量技术的三轴试验仪应用于测试粮食剪切强度及变形特性。选取河南小麦为研究对象,进行了围压25、50、75、100 k Pa下的三轴试验,并采用数字图像测量技术对试样剪切变形全过程进行监控。研究结果表明,基于数字图像测量技术的三轴试验可方便测试粮食剪切强度和变形特性。试验获得的小麦内摩擦角为25.13°。由小麦体变-应变曲线及变形图分析了剪切变形发展过程,试样先减缩然后发生剪胀现象,剪切破坏为鼓状破坏形式。研究结果表明,基于数字图像测量技术的三轴试验仪,适用于小麦剪切试验测试,能满足试验精度的需求,试验结果合理。     

固化滨海盐渍土的抗剪强度及偏应力应变特征分析

采用石灰＋粉煤灰和高分子材料SH固土剂改性固化滨海盐渍土,以满足作为路堤填料强度和抗变形的要求．在对不同配合比固化土的无侧限抗压强度测试结果进行对比的基础上,选择两种固化方法进行固化土的三轴压缩试验,分析浸水前后固化土的抗剪强度变化及偏应力应变特性．结果表明：与单一无机固化材料的固化土相比,掺加SH固土荆的固化土的黏聚力大幅增加,内摩擦角变化相对较小;固化土的应力应变关系曲线表现为应变软化型,试样呈脆性破坏．两种固化方法均可增强土的抗剪强度、水稳性和抗变形能力,掺加SH固土剂的固化效果更优．     

含软弱面膨胀土三轴试验结果的校正问题

针对现行规程对三轴试验数据的处理方法适用于普通试样,而未考虑试样中部含有软弱面的情况,通过3组含30°、45°、60°不同倾角软弱面的膨胀土三轴试验,得到软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的关系,进而对三轴试验结果进行校正。研究表明：软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的比值不随围压而改变,但随软弱面倾角的增大而增大;校正后,（σ1-σ3）f的增加随软弱面倾角的增大而增大,c、φ值也有不同程度的增加,且c值的增加幅度比φ值大。     

深部土K_0试验方法及对减载力学特性的影响

为获得K0试验方法对土体K0固结-减载(保持轴压恒定卸除围压)变形和强度的影响,采用室内常见两种K0方法研究了深部土固结-减载应力-应变和强度特性,并分析了不同K0试验方法的误差.结果表明:采用不同K0试验方法进行固结的深部土减载路径中均呈现出脆性,但刚性压力室-柔性侧限方法下的脆性特征不明显,此种方法下进行的减载试验将低估深部土抵抗破坏的能力;刚性压力室-伺服控制试样某一高度处侧向变形为零的方法可有效控制试样平均径向变形,优于前者而对深部土更具有适用性.     

基于标点法的土体局部应变数字图像量测

提出一种基于标点法的土体局部应变数字图像量测方法来测量加载过程中土样中部区域的应变。精度分析表明,利用该方法测得轴向应变和横向应变量测精度可达±0.007%,剪切应变量测精度可达±9.0×10-5;通过刚体平移试验分析了镜头畸变引起的系统误差分布规律,在保持目标区域尽量居中的前提下,系统误差可以控制在0.02%以内。给出了一个无侧限压缩试验的应用实例,在加载的各个阶段利用数码相机拍摄照片,借助数字图像处理技术得到各阶段节点位移进而求得标记区域内4个高斯点处的应变值,并对试样中部区域和试样整体的变形过程进行对比。结果表明,该方法可以真实详细地反映土样局部区域的变形演化过程。     

直接线形变换法在钢结构震动监测中的应用研究

利用数字摄影方法进行钢结构震动变形的监测,可以解决常规测量方法无法解决的难题,然而数字摄影所采用的数码相机属于非测量相机,没有框标及定向设备,不能得到摄影瞬间的内、外方位元素的初始值。因此用数码相机获取的测量数据传统解法无法计算处理。为提高测量精度,我们对数码相机进行检校,将检校的相机在钢结构变形监测实验中使用,实际测量数据利用直接线性变换法处理。该方法有效地减弱数码相机内、外方位元素不稳定以及外界环境条件的影响,取得了成果分析精度达3‰的效果。     

直接线形变换法在钢结构震动监测中的应用研究

利用数字摄影方法进行钢结构震动变形的监测,可以解决常规测量方法无法解决的难题,然而数字摄影所采用的数码相机属于非测量相机,没有框标及定向设备,不能得到摄影瞬间的内、外方位元素的初始值.因此用数码相机获取的测量数据传统解法无法计算处理.为提高测量精度,我们对数码相机进行检校,将检校的相机在钢结构变形监测实验中使用,实际测量数据利用直接线性变换法处理.该方法有效地减弱数码相机内、外方位元素不稳定以及外界环境条件的影响,取得了成果分析精度达3%.的效果.     

固结排水及常含水量条件下非饱和红土强度及变形特性影响

以江西非饱和红土为研究对象,分别进行了相同压实度下24个试样的非饱和红土固结排水和常含水量GDS三轴试验,对比分析了2种试验方法下试样的应力变形及强度变化特性。结果表明:固结排水三轴试验与常含水量三轴试验在高围压同基质吸力下有不同的应力应变关系,而在低围压下却大致相同;在常含水量三轴试验中产生了剪胀现象,而在固结排水试验中并未出现此情况;常含水量三轴试验中与基质吸力有关角度Ф~b总体均小于固结排水试验中的Ф~b。为红土填筑工程、变形及稳定性分析提供试验选择参考。     

Digitalization Modeling System for Constitutive Relation of Geomaterial

1 Introduction The classic theory of plasticity for metal is just a particular case of the general constitutive model for geomaterials[1]. It’s very difficult to acquire an effective constitutive model because its validity rests with many characteristics of geomaterials. It’s very difficult to make certain deformation of specimens in conventional soil tri-axial compression tests because some disadvantages exist in the experiment principles, approaches and instruments [2–3]. The axial deform…     

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

根据相机小孔成像原理,建立基于数字图像的空间测距数学模型,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块。实验证明基于数字图像的空间测距仪器的测量误差小于1%,在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。     

用数码相机测量斜拉桥拉索模型的变形

结合数字近景摄影测量技术的优点及斜拉桥拉索变形的特点,利用普通数码相机对斜拉桥拉索模型的变形进行非接触式测量。考虑到相机光学畸变的直接线性变换,在确定变形平面的基础上,利用单张相片求解目标点物方三维坐标。介绍了实验的整个过程,包括控制点布设、相片拍摄、参数求解、变形平面确定、拉索上目标点变形值计算等。通过对已知点检验证明了用本文方法得到的变形测量精度能满足对桥梁模型进行分析研究的要求。     

Optical/Digital Fringe Multiplication in Projection Moiré

In this paper, the optical/digital fringe multiplication (O/DFM) is realized in projection moiré using digital image processing (DIP). Both deformed grating and reference grating are captured using a CCD camera. The reference grating can also be produced using DIP. With the O/DFM, the pattern is multiplied with an image processing software, which is developed using MATLAB 6.5. Also with DIP, the phase shifting can become much simpler, and the automation can be adopted. The multiplied pattern is much thinner and easier to read, and sensitivity of measurement can be enhanced.     

基于数字测量技术的桥梁监测及预警系统

为了弥补传统测量手段在监测桥梁整体变形和长期实时监测的不足,克服基于单目视觉的数字摄影技术无法监测桥梁三维变形的缺陷,提出图像匹配-时间基线视差法。在适当位置布设观测站,架设数码相机,在距离数码相机不远处布设参考点组成参考平面,使得参考平面与摄影方向垂直,在桥梁上布设观测点。根据图像匹配-时间基线视差法求得变形点在物平面上的二维变形值,再利用三维变形监测原理将物平面上的水平变形分解到沿桥梁方向和垂直于桥梁方向,从而求得桥梁的三维变形。结果表明:桥梁变形点的监测精度在物平面上的X方向上为0.72 mm,在Z方向上为1.16 mm,能够满足变形监测的精度要求。凤凰山路桥在X, Y, Z以及综合方向上都表现出较好的弹性,且最大的正负挠度的绝对值之和为7.57 mm≈(1/8)×(L/1000)(桥梁挠度的容许变形),桥梁的健康状态良好。桥梁监测及预警系统能够实现数据获取、传输、存储、处理,以及结果展示一体化,且变形曲线图能够直观展示桥梁结构的变形走向,有效的预警潜在的危险。     

基于数字图像处理技术的沥青混合料微观结构有限元分析

论述一种将沥青混合料微结构和其力学行为仿真联系在一起的方法.该方法利用数字图像处理技术将计算机断层扫描(CT)图像转换为数字格式,并与有限元建模结合,使得根据CT图像建立的有限元模型可以较真实地再现沥青混合料的微结构,进行有限元分析时可以充分考虑沥青混合料颗粒和微空隙分布非均匀特性.计算分析了各向异性和空隙分布对沥青混合料劈裂试验的影响,数值计算结果发现沥青混合料颗粒和空隙分布的非均匀性对拉应力分布影响极大.研究结果表明:采用基于CT图像处理技术的有限元模型进行沥青混合料粘弹特性的研究是可行的.     

相关掩模技术与数字图像处理数学模型的构建

传统影像处理与数字图像处理在生产图像信息产品的应用过程中各有对方暂时无法替代的优点。相关掩模图像增强技术是随着遥感技术的发展而兴起的一种用传统影像处理方法进行图像处理技术，利用相关掩模技术可推导出数字图像处理中相应处理的算法，说明传统影像处理与数字处理是不可分割的。在生产图像信息产品的应用过程中，两者相互促进、取长补短，利用各自的优点生产优质产品。     

采用数字图像相关法的人体测量

为了能够快速重建三维人体点云数据,提出并实现了一种基于数字图像相关法的快速人体测量技术。首先搭建由彩色相机、黑白相机和散斑投射器构成的人体测量系统,采用光束平差法完成系统的总体标定。控制散斑投射器与黑白相机同时触发,在散斑结构光投射的瞬间,黑白相机采集带有散斑图案的人体,彩色相机拍摄真实人体图像。应用数字图像相关法完成图像匹配,用双目立体视觉解算出人体点云,多视场点云自动配准最终得到完整的三维人体点云数据。实验结果表明,扫描得到的人体数据完整,细节特征保持且速度不足一秒,可以满足人体测量的要求。     

数字式光处理技术及在三维测量中的应用

提出了一种颜色编码方法实现三维测量，利用数字式光处理技术将在计算机上用软件产生的颜色编码图案投射到被测三维物体上，用彩色摄像机摄取物体图像，在摄取的图像上每一种颜色对应一个投影角，根据彩色摄像机输出的颜色三元素RGB，实现颜色解码，从而获得物体的三维信息。