数字散斑相关法在变形测量中的应用

为了克服传统的变形测量方法的局限性,实现整体变形和测量范围内各点在任一时刻具体位移的全面测量,以得到完整的变形数据,本文采用数字相关散斑法(DSCM)对变形进行了精确测量.首先,通过与传统变形测量方法进行比较,归纳出DSCM具有非接触、精度高、操作简单灵活、测量全面等优点.然后,描述了散斑法的基本理论,建立了相关的数学...     

数字散斑相关法仪器化的应用研究

本文简述数字散斑相关方法原理、仪器设备的构成,以三点弯曲简支梁试验作为测试对象,介绍由Basler数字CCD、1394卡、Nikon定焦镜及自行研制的相关软件一整套仪器测量面内位移的全过程,说明数字散斑相关法仪器及其应用。数字散斑测量仪器是一种自动化程度高、非接触测量、精度高、灵敏度好、实验环境要求低的仪器,在工程测试中将会有广泛的应用,也是未来光测力学发展的主要方向之一。     

基于数字散斑相关法的金属材料力学性能的测试

数字散斑相关技术以其非接触,可以采用自然光,甚至利用材料表面天然纹理就可以进行位移、应变测试,在土木、机械和生物医学领域等得到了广泛应用,被学术界和工业界进一步研究和工程中所采用.为明确硬质材料受力后的位移分布和应变分布,为应用提供实验依据.在金属材料位移场和应变场的测试中采用了高精度的数字散斑相关技术,并利用自然光对金属材进行了非接触式测量,得到了由外力引起的横向和纵向的变形及应变等力学参量,数字散斑所测结果与电阻应变计结果吻合较好.表明数字散斑相关测量技术应用于硬质材料力学参量有效,能够较好地解决了力学量测试工作.     

数字散斑相关方法测定混凝土表面位移场

利用数字散斑相关方法,研究了混凝土试块在压缩载荷作用下的表面变形情况,绘制了混凝土试块表面x方向和y方向的位移场图。实验表明,数字散斑相关方法能够有效测定混凝土表面的变形分布情况,为进一步讨论混凝土材料的本构关系提供基础。     

多种群遗传算法在数字散斑相关搜索中的应用

数字散斑相关方法中,搜索算法对计算速度有着重要的影响。遗传寻优算法的全局性非常适合散斑相关搜索。然而,作为一种智能算法,算法参数对于遗传算法的计算稳定性和效率都有着重要影响。同时,不成熟收敛也是不可忽视的问题。本文将多种群遗传算法应用于数字散斑相关方法中,在避免了不成熟收敛问题的同时,提高了计算稳定性和效率。     

用数字散斑相关技术研究压痕尺寸效应

采用数字散斑相关技术计算了被测表面硬度压痕周围的塑性变形场特征,结合不同显微硬度测试方法的结果及有限元模拟结果,系统讨论了压痕尺寸效应问题.结果表明:在不同测试条件下,被测表面压痕周围的变形表现出两种状态,并且与载荷有关,使表面变形方向改变的载荷与产生压痕尺寸效应时的载荷是比较接近的;说明现有压痕计算在建模时不论载荷大小,而采用一种模型是不合理的,即当压头压入材料的深度不同时应该采用不同的模型进行分析计算.     

基于数字散斑相关法的弯管残余应力测量系统

为了测量圆形管件在弯曲后产生的残余应力的情况,提出了一种新的基于数字散斑相关法(DSCM)的残余应力测量方法并且搭建了对应的测量系统.利用该系统对90.弯管外圆弯曲处的残余应力进行了测量.使用电测法作为参考,验证了基于数字散斑相关法的测量方法能够有效测定弯管内残余应力的值.实验结果表明,该方法在保证一定的测量精度的同时能够大幅度地提高测量效率,为进一步研究残余应力对弯管工艺的影响提供了基础.     

数字散斑相关在电致伸缩效应测量中的应用

利用数字散斑相关方法对纳米钛酸钡／聚氨酯复合材料进行了光学实验，研究了其在外加强直流电场作用下的电致伸缩应变随电压变化的规律。采用CCD及计算机处理系统，实时获取了外加高电场作用下试件表面位移场的散斑图；应用数字散斑相关方法获得了试件的应变量与外加电场强度的关系，从而得到试件的电致伸缩系数。对该方法进行了详尽的阐述，并对测量结果进行了分析。实验结果验证了数字散斑相关方法测量电致伸缩效应的可行性和有效性，为电致伸缩效应的测量提供了一个有效途径。     

便携式数字散斑测振仪研究

本文介绍一种便携式数字散斑测振仪,该仪器具有全场同时测量,灵敏度高,抗干扰能力强和完全自动定量分析的优点,可广泛应用于高精度机械的振动特性分析。     

光栅大错位数字散斑干涉仪

本文介绍了一种新的散斑干涉仪,该仪器利用光栅作为错位元件,具有光路简单,结构紧凑,波像差小,防震要求低等特点,文中对仪器进行了详细的原理分析与介绍,并利用其测量典型试件受均布载荷下的离面位移场,进行理论值与实验结果比较,证明该仪器测量位移时具有高的精度,同时该仪器还可应用于构件的无损探伤。     

基于工业摄像技术的动态轴功率测量

基于工业摄像技术提出一种非接触测量传动轴动态轴功率的方法。首先设计了轴功率测量系统,提出了测量轴转速和轴转矩的方法。通过数字散斑的相关搜索和亚像素计算等手段,测得轴转速和转矩值,最终计算得出轴功率。为验证本文方法的测量精度,搭建了车载试验系统,并在底盘测功机上对其进行了实际测量试验。试验结果表明:提出的轴功率测量方法得到的结果与底盘测功机测量结果变化趋势一致,其相对误差平均值为9.37%。其中轴转速的测量范围可以覆盖整个过程,测量值波动较小,与底盘测功机测量结果基本一致,其相对误差平均值为0.73%,抗噪能力强;轴转矩的测量范围可覆盖部分高转矩,测量值波动较大,两者测量结果趋势一致,其相对误差平均值为15.15%,抗噪能力较弱。本文方法克服了一些传统测量方法的不足,为解决轴功率动态测量提供了一种新思路。     

基于动态规划的分层立体匹配算法研究

动态规划是双目立体匹配的经典算法,针对控制点动态规划算法易产生横向条纹以及立体匹配普遍的边缘性和弱纹理区域问题,提出一种基于金字塔分层双向动态规划的改进立体匹配算法。该算法将分层模型加入传统动态规划方法,以低像素层级为高像素层级提供控制点集,并在匹配代价计算中采用一种自适应相关性测度函数,加以匹配代价滤波,提高算法精确度及实时性并获取高精度视差图。以Middlebury标准库中的图片以及实拍图片作为实验对象,实验表明所提出的方法具有较好的性能。     

Feasibility of using digital speckle correlation in the study of seal contacts

This paper presents studies of the contact between a soft rubber specimen and glass counterface using the Digital Speckle Correlation method, which provides information of displacements and structural similarities between recorded images. The setup is designed with a real contact and changes in the contact can be varied. Microscopic images using laser light illumination for different displacements are recorded and correlated. The results show that the contact area can be identified both for dry and lubricated contacts. The method can be applied on different geometries, surface roughness and lubricants. Influences of scars and contaminations, e.g. wear particles, may also be analysed. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于傅里叶变换的数字散斑照相测量

提出了基于傅里叶变换的双曝光散斑场的全场数字化测量。对双曝光散斑图进行傅里叶变换得到条纹图以灰度归一法和相位构造法将其优化,获取低噪声、高对比度的散斑干涉条纹。平面位移的测量实验结果表明,数字散斑照相技术适合计算机进行自动条纹识别和位移场计算,能得到较为精确的水平位移值,可实现变形场的精准测量。     

多尺度小波降噪的数字散斑相关搜索

提出了一种基于多尺度小波降噪的数字散斑相关搜索方法。选用symlets小波,对分别存在高斯白噪声、椒盐噪声及泊松噪声的散斑位移图像进行多级小波分解,采用不同的降噪策略处理后再进行相关搜索。计算结果表明,多尺度小波降噪的数字散斑相关搜索方法与传统空域相关搜索方法相比,其测量精度提高了一个数量级,相对误差可以控制在1%以内;同时,其计算效率提高了1倍。     

Evaluation of surface roughness based on monochromatic speckle correlation using image processing

The measurement of roughness on machined surfaces is of great importance for manufacturing industries as the roughness of a surface has a considerable influence on its quality and function of products. In this paper, an experimental approach for surface roughness measurement based on the coherent speckle scattering pattern caused by a laser beam on the machined surfaces (grinding and milling) is presented. Speckle is the random pattern of bright and dark regions that is observed when a surface is illuminated with a highly or partially coherent light beam. When the illuminating beam is reflected from a surface, the optical path difference between various wavelets with different wavelength would result in interference showing up as a granular pattern of intensity termed as speckle. The properties of this speckle pattern are used for estimation/quantification of roughness parameters. For measurement of surface roughness, initially the speckle patterns formed are filtered in the spatial frequency domain. The optical technique, namely spectral speckle correlation (autocorrelation) is utilized in this work for the measurement of roughness on machined surfaces. It has been observed that the pattern formed is dependent on the roughness of the illuminated surface. For example, a rough surface (milled) shows a small central bright region with a rapid decrease in intensity towards the edges, while a smooth surface (ground) shows a large central bright region with gradually decreasing intensity towards the edges. The complete methodology and analysis for quantification/estimation of surface finish of milled and ground surfaces based on speckle images that could be implemented in practice, is presented in this paper.     

基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法研究

立体匹配是双目视觉系统中必不可少的环节,对特征点进行匹配求解过程复杂,而且误匹配率较高。外极线约束为立体匹配提供了便利条件,但由于实际系统中的外极线是弯曲的,使得沿外极线进行同名点搜索不仅非常耗时,而且计算过程受噪声影响大。给出一种基于图像校正与灰度相关性的立体匹配算法。首先采用图像校正方法将弯曲的外极线变为相互平行的水平外极线,简化了外极线的求取过程;再利用灰度相关性算法对同名点进行匹配。实验结果验证了本文方法的准确性和稳定性。     

投影特征峰匹配的快速电子稳像

提出了一种基于投影最大特征峰匹配的稳像算法来进一步提高灰度投影稳像算法的实时性。首先,将参考帧与当前帧图像等分为若干区域子块,根据灰度投影计算公式分别计算每个子块的水平投影和垂直投影;依次计算两帧图像相应子块中对应的垂直和水平投影最大特征峰的位置差值,作为相应子块的水平和垂直运动矢量。然后,根据帧间运动矢量变化程度进行运动矢量修正。最后,根据各子块的运动矢量统计结果进行全局运动估计。将该最大特征峰匹配算法运用到多光谱成像系统进行实验,并与较经典的灰度投影算法做了比较。结果表明:在保证相同的稳像效果前提下,对于分辨率为1 024pixel×1 024pixel的图像序列在(-60,60)搜索范围内进行运动估计时,前者比后者的运算时间节省了近20%。提出的算法突破了现有投影稳像算法需要对可能的区域逐一搜索的繁琐匹配过程,具有较好的实时性和良好的稳像效果。     

基于形态学边缘匹配的数字稳像方法

在一些实际应用场合,摄像机设备的震动是造成视频序列失稳的重要原因,为此提出了一种基于形态学边缘匹配的数字稳像方法,该方法首先利用形态学方法提取视频图像边缘,然后利用当前帧子块与参考帧子块的边缘进行特征匹配,以确定当前帧子块相对于参考帧的局部运动矢量,同时对得到的局部运动矢量进行分析判决,以确定该局部运动矢量是否为真正的抖动偏移量,消除视频帧本身因存在局部运动目标、低对比度、纹理区域等因素对全局运动矢量估计的影响,最后通过判别确认的局部运动矢量确定全局运动矢量并进行运动补偿,实现数字稳像。仿真实验表明该方法稳像精度较高,复杂度低,实际应用稳像效果良好,可应用于因摄像头平移震动等因素造成视频序列失稳。     

基于图像熵的直线电机动子位置精密测量方法

采用图像熵对栅栏条纹进行筛选,改进了图像相关测量方法,实现了对直线电机动子位置的精确实时测量。首先,分析了栅栏图像的Pnatt熵与像素相关性之间的关系,提出了采用图像熵表征栅栏图像筛选的特征值,从而筛选出非周期性更好的栅栏图像;其次,通过子区大小智能选择获得相邻两幅图像的计算区域,再采用粒子群优化算法对两计算区域的归一化互相关系数矩阵进行搜索,从而得到图像平移值,最后根据系统标定系数得到直线电机动子在拍摄间隔内的位移量。实验结果表明,基于图像熵筛选的栅栏图像在直线电机动子位置测量中具有更强的抗干扰性,测量精度达0.01像素。