基于光纤干涉仪的振动测量技术

本文介绍了基于光纤Mach-Zchndcr干涉仪的振动测量系统,用线阵CCD测量条纹动态位移,实现了光纤干涉条纹图像的连续采集.针对干涉条纹图像噪声的特点完成了低通滤波器的设计、图像的平滑处理,消除了干涉条纹中心的定位误差.文章绘制了干涉条纹位移曲线并对其进行了离散傅里叶变换,给出了所测振动的频谱特性.最后讨论了测量系统的灵敏度以及影响测量精度的因素,为了能够辨别条纹的移动方向,指出了条纹最大允许的移动速度限制,给出了实验结果.     

基于频域方法的运动模糊方向识别

本文通过深入研究匀速直线运动模糊图像的点扩展函数,提出一种识别运动模糊图像模糊方向的频域方法.首先对模糊图像的频谱图出现平行暗条纹的原因进行分析.从理论证明和实验说明指出暗条纹的方向与模糊方向垂直的特性,并采用RADON变换方法检测这些暗条纹.最后,给出了运动模糊方向精确的数值估算方法.实验结果表明,该算法可以准确地识别图像运动模糊方向,绝对误差不超过2°.     

基于局部运动模糊图像的测速方法

针对在静止背景中运动的目标对所拍摄图像造成的局部运动模糊,建立了运动速度与图像上运动模糊尺度、目标距离以及曝光时间等相机参数间的对应关系,提出了一种局部运动模糊点扩展函数的参数辨识算法.目标运动方向信息由傅里叶频谱和Radon变换得到.当运动模糊方向调整为水平后,经图像分割,改造的Prewitt算子进行边缘检测,二值图像与边缘图像对应区域上各行进行自相关三个步骤,运动尺度由统计信息确定,并在此基础上完成目标速度的测量.实验结果表明,本文算法对形体较为复杂目标的局部运动模糊参数辨识具有良好的效果,实验测得的运动速度与实际平均速度的误差都在7%以内,有利于自动完成,具有较好的实时性.     

基于频域分析的水滴运动方向识别

通过对水滴运动模糊图像的物理本质进行分析,提出了一种基于频域的水滴运动方向识别方法。通过对运动模糊图像做二维傅立叶变换得到其频谱幅值图,然后利用频谱幅值图中高亮条纹的方向与运动方向相垂直的特性完成对水滴运动方向的识别,高亮条纹的方向采用RADON变换方法加以检测。仿真实验结果表明,该方法可以准确地识别水滴运动方向。     

基于Radon变换的运动模糊方向估计的改进方法

为了有效地进行运动模糊图像的复原处理,研究了模糊图像点扩散函数(PSF)的两个关键模糊参数——模糊方向(角度)和模糊尺度的估计,重点研究了运动模糊方向的精确估计。针对模糊图像频谱中十字亮线对方向估计的干扰问题,给出了基于Radon变换的运动模糊方向估计方法的改进方法。该方法根据频谱图像中心条纹尺度信息,自适应调节形态学腐蚀算子的执行次数,有效克服十字亮线对检测精度的干扰,最后利用Radon变换得到运动模糊方向的精确估计。试验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

畸变测量中应用窗口傅里叶变换载频条纹分析

为了测量光学成像系统的径向畸变,提出了基于伸缩窗口傅里叶变换空间载频条纹相位分析的测量新方法.畸变分布测量转化为调制相位测量.首先,将纵向朗奇基准光栅作为模板,通过成像系统成为变形光栅即畸变像.接着采用伸缩窗口傅里叶变换提取畸变载频光栅条纹中心无畸变点的基频和相位信息,获得理想无畸变像的基频成分,然后对变形载频光栅条纹进行频谱分析,滤波提取基频信息、逆傅里叶变换、相位解包,提取径向调制相位分布,计算畸变图像的径向位置畸变分布.最后利用该径向位置畸变分布规律和双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.详细的理论分析和实验结果证明,该方法是可行的.     

钢筋混凝土梁的非线性振动识别研究

通过理论推导和钢筋混凝土简支梁的锤击振动测试实验,证实了钢筋混凝土梁微幅弯曲自由振动存在弱的非线性,且近似为二次非线性,其振动频率随着振幅的减小而加大。利用小波变换时频分析的特点,用Morlet复小波函数对钢筋混凝土梁的自由振动响应进行小波变换,通过脊线所对应的尺度得到瞬时振动频率,通过脊线上的小波系数计算出瞬时振幅。由系统的瞬时频率和瞬时振幅与时间的关系以及它们之间的相互关系,由曲线拟合得到系统的固有频率、阻尼系数和非线性系数。通过实验发现梁的固有频率随着损伤的增大而减小,非线性系数随着损伤的增大而增大。     

含孤立物体场景的高速、高密度三维面形采集

提出了一种用于采集含空间孤立物体场景的高速、高密度三维面形采集方法。该方法将三幅图案高速投影到被测物体上并同步采集图像,从而实现场景三维形貌及纹理的高速记录。其中两幅图案是互相具有π相移的正弦条纹,采用傅里叶变换法求解变形条纹相位。将拍摄到的两幅变形条纹图相加可得到物体表面纹理。另一幅图案用来确定条纹级次,实现绝对相位测量,解决高速形貌采集中孤立物体相位展开难题。它由一系列宽度与正弦条纹周期相同的竖条构成,采用三种灰度对竖条编码。每个竖条由单一灰度或两种在竖直方向上周期性分布的灰度构成,这样可编6个码。将竖条按由这些码构成的伪随机序列排列,得到编码图案。测量时,对拍摄的编码图案解码,通过子序列匹配来确定对应正弦条纹的级次。设计了采用DLP投影仪及高速摄像机的高速测量系统。采用提出的方法实现了640×480分辨率下每秒60帧和320×240分辨率下每秒120帧的三维形貌及纹理采集。     

爆破振动频谱特性实验研究

通过在基岩上测量爆破振动,并进行FFT变换和频谱分析,得到爆破振动频谱随距离的变化规律以及传播路径、炸药量,装药位置对爆破振动频谱的影响特征,为爆破工程安全设计和地震波动作用目标提供依据。     

基于二维视觉的管道振动监测方法

为实现管道振动的在线监测,提出一种基于二维视觉相机的管道振动测量系统。通过二维视觉相机对管道表面的人工预制条纹图案进行实时采集,再采用所提出的图像处理算法对条纹图像进行处理,提取管道径向二维振动信息,从而实现管道振动的监测与分析。通过SOLIDWORKS运动仿真和成像模块建立管道的视觉测量模型,模拟4 种不同振幅和频率的管道振动,并通过仿真成像条纹序列得到各振动模式下的振动信号,验证了所提出方法的可行性与准确性。最后与基于电涡流传感器的测量方法进行对比实验,结果表明所提出方法可实现管道径向二维振动的同步测量。