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。     

基于数字图像相关法的风洞试验测量技术

以风洞试验中的气动弹性模型表面的标记点为载体,运用数字图像相关法(DIC)对CCD摄像机高频采集的灰度图像进行处理,得到标记点在时间序列下的位移值,从而得到待测结构的振动响应。通过介绍数字图像相关法的基本原理及其在风洞试验中的应用,并将其与激光位移计进行对比试验,验证了该方法的可靠性、稳定性和优越性。     

数字图像相关法测量含缺陷试样全场变形量

为了解决表面带裂纹、缺口、孔洞等缺陷试样的全场变形测量问题,提出并实现了一种基于数字图像相关法的含缺陷试样全场变形量测量方法。该方法首先剔除试样缺陷区域,以在之后的运算过程中避免对缺陷区域进行相关计算;接着采用快速NCC法得到整像素位移值,将其得到的位移值作为反向组合算法的初值,求得亚像素变形量;最后对稀疏的变形量做插值,得到连续的全场变形量。与Newton-Raphson迭代法比较,该方法精度较Newton-Raphson法略低,但计算速度却提高了约6倍,兼顾了精度与计算速度的要求。     

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。     

数字图像相关方法在测量材料力学性能中的应用

数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)具有非接触、高精度及实验环境要求低等优点,近年来发展迅速。本文在综述目前测量材料力学性能方法的基础上,分析了数字图像相关方法的原理及其在测量材料力学性能中的应用,最后介绍了该方向的发展展望。     

CCD图像法测量晶体光轴方向

提出了用CCD摄像机采集晶体锥光干涉图来快速精确测量晶体的光轴方向的方法.转动晶片使光轴的出露点形成圆形轨迹,通过最小二乘法对多个测试点拟合得到圆半径和圆心坐标.利用光轴垂直表面的晶片的锥光干涉图来确定数字图像中的距离与光线入射角的关系,使定标误差减小约一个数量级.分析了系统测量误差,提出了为保证测量精度需要采取的措施.对多片不同光轴取向的铌酸锂晶体进行了测量,误差小于0.1°.     

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。     

基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量

为了能够快速准确地实现3维测量,提出了一种基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量方法。该方法采用数字图像相关法对校正后的图像进行立体匹配,克服了传统立体匹配方法精度不高的问题;采用贝叶斯模型估计图像视差,并将其作为数字图像相关法非线性迭代优化的视差初值,克服粗搜索方法寻找视差初值计算量大、精度低的缺点;基于校正后图像与原图像之间的投影关系,由最小二乘法计算出匹配点的3维坐标。结果表明,基于贝叶斯模型和数字图像相关的视觉测量算法,能够快速准确地实现3维视觉测量。     

Study on Optical Axis Measurement of LED

The necessity of measuring optical axis of LED for photoelectric sensor is introduced and the measurement of the optical axis with area weighted method is done.Finally,the effects of chip seat and loading current changes on the optical axis place are obtained.     

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.     

数字图像处理在光学相关识别中的应用

光学模式识别信息处理容量大,运算速度快,但精度不高,存储不灵活,不易判断控制和分析.联合变换相关器在光学图像相关识别中得到了广泛的应用.为提高联合变换相关器的性能,将数字图像处理技术引入光学相关识别中,主要体现在对联合图像进行预处理以及对联合功率谱的滤波处理.详细阐述了国内外常用的联合图像预处理算法和功率谱滤波算法,并对这些算法在光学相关识别中的应用效果进行了比较研究.     

大动态范围激光散斑位移测量研究

通过对散斑特性的研究与分析,提出了一种快速、准确的散斑相关搜寻法。同时还提出一种“逐步更新”的测量方法,它克服了由于大的位移而导致相关系数偏低的缺点。实验证明,这咱测量方法是一种快速、准确的大范围面位移测量方法。     

New Optical Triangulation and Digital Image Processing in Measurement

In this paper,a new direct optical triangulation(DOT)for measuring the out-of plane displacement is given.In order to state its principle,DOT is used to mea-sure a micro-displacement of a rigid boty,and at the same time,the method of digital image processing is also given.     

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。     

光纤光栅传感应用中波长位移量检测的DWDM方法

基于光纤通信系统中 DWDM原理与技术 ,提出了一种在光纤光栅传感系统中检测光栅波长偏移量的 DWDM方法 ,这是一种测量波长偏移量的新方法。给出了光栅 Bragg波长偏移量 ΔλB与轴向应变 εz和环境温度变化量 ΔT之间的相互关系曲线 ,也给出了 DWDM波长间隔 Δλ与轴向应变 εz和温度变化 ΔT分辨率之间的相互关系曲线 ,并进行了相关讨论     

基于光学相关的亚像元像移测量方法研究

为了对高帧频采集的低信噪比图像进行亚像元配准,使用了光学联合变换相关的方法对相邻两帧图像进行相关运算,测量出相对像移量.给出了使用该方法测量像移的原理和离焦影响,并采用两种预处理方法对不同景物图像的亚像元像移进行了仿真测量.结果表明,通过对联合变换相关器的输入面采用拉普拉斯卷积核进行边缘提取,对功率谱采用均值进行二值化处理,亚像元像移的测量均方差小于0.2个像元,并且测量精度对离焦不敏感.     

医用电子内窥镜光学镜头图像畸变数字校正方法

本文提出了一种新的大视场光学镜头畸变的计算机数值校正方法。首先设计了用于医用电子内窥镜的 12 0°大视场短焦距物镜 ,计算出 2 2个视场角的畸变值 ,通过这些畸变值拟合出视场角随畸变变化曲线。通过这条曲线可以计算出镜头在 CCD上所成图形的每一点的畸变值 ,进而计算出图像上每一点的理想位置 ,通过畸变图像上的点与理想图像的对应关系进行了计算机软件模拟校正 ,并设计了硬件校正电路。