对椒盐噪声稳健的数字图像斯皮尔曼秩次相关法

应用传统数字图像相关方法进行变形场分布测量时,很难精确处理带有椒盐噪声的数字图像。本文利用斯皮尔曼秩次(SR)相关系数对于椒盐噪声鲁棒的特点,提出了一种基于SR的数字图像相关算法。根据SR均值统计特征,当椒盐噪声密度足够小时,二元高斯混合模型数据的SR相关系数主要由散斑图像母体之间的相关系数决定。为了验证SR在椒盐脉冲噪声情况下的稳健性,采用可精确控制的模拟散斑图像进行了仿真,然后在三维扫描系统中使用SR相关技术计算出扫描数据的偏差。可控压缩散斑变形仿真表明,当椒盐噪声密度小于25%,计算子块大小为41pixel×41pixel时,SR数字图像相关仍可计算出精确的变形。将该算法应用于计算激光扫描纹理数据之间的偏差,结果显示,整体变形为4μm时,相关系数为0.996 6,表明SR相关系数具有较强的稳健性,在椒盐噪声下可用数字图像相关方法进行变形场分布测量。     

三维数字图像相关法在碳钢拉伸试验中的应用

对Q235B钢、45钢、T8钢进行室温准静态拉伸试验，基于三维数字图像相关(3D-DIC)法测定拉伸过程中颈缩处的应变和半径以及应变分布，并与力-位移传感器测试结果和ABAQUS有限元模拟结果进行对比。结果表明：3D-DIC法测试得到拉伸过程中3种碳钢的应变和颈缩处半径均呈先慢后快的变化趋势，与碳钢的拉伸变形行为相符，并且应变的变化规律与有限元模拟结果一致，平均相对误差小于2.35%;3D-DIC法与力-位移传感器测试得到的应变的平均相对误差为0.003%,说明3D-DIC法较准确。3D-DIC法测试得到的应变在x轴和y轴方向的分布与有限元模拟结果较吻合，但有限元模拟结果更精细，对于xy平面上的应变分布，这两种方法所得结果差异较大。     

数字图像相关法在材料力学实验教学中的应用

在材料力学实验教学中引入数字图像相关（DIC）方法,开设了研究型实验,将科研成果应用于实验教学,可培养学生的科研意识、创新精神,提高学生的综合素质。文中给出了一个典型实验,将实验结果与理论解进行了比较分析。     

基于灰度数字图像相关法的结构模态分析研究

文中针对现有机械装备的非接触振动信号测量方法存在的成本高、识别效果差的问题,提出采用灰度数字图像相关法进行结构振动频率测量。首先使用普通相机捕获结构的振动信息后将含有感兴趣区域（ROI）的视频逐帧处理为单帧图片,然后采用平均值灰度化方法将图像灰度化并进行高斯滤波处理,接着采用数字图像相关法将滤波之后的图像进行匹配,最后将获得的图像位移数据进行傅里叶变换,得到结构的振动频率信息。通过2个试验来验证本文所提出的振动识别系统的有效性。结果表明：该振动识别系统测量结果与有限元计算结果误差小于4%,表明了所提振动识别方法可以有效完成机械装备的振动频率测量。     

一种基于双目视觉数字图像相关的机械密封端面变形测量系统的设计

基于双目视觉数字图像相关技术,设计了机械密封端面变形测量系统的方案。选用合适的高速数字摄像机、镜头、采集卡、光源、标定板、支架系统和服务器等构建了该系统的硬件,并基于双目视觉数字图像相关方法开发了相关软件。该系统可实现机械密封表面的三维形貌以及在力、热载荷作用下变形的全场测量,结构简单,使用方便。这为研究影响机械密封变形的关键因素及探索减小其变形的措施奠定了基础。     

数字图像相关法测量金属薄板焊接的全场变形

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形.首先,提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值.然后,介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法.最后,借助于VC+ +6.0开发环境,研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统.为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性,利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验,并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验.实验表明:本文方法的应变测量精度为0.5％,与引伸计的测量结果基本相当;与传统的测量方法相比,提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维移和应变场,并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理,是研究焊接变形规律的有效手段.     

用于三维变形测量的数字图像相关系统

针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统。研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术。提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定。利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值。最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法。实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%。与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量。     

三维数字图像相关系统及其应用研究

利用双相机搭建了基于双目视觉测量技术的三维数字图像相关系统,并借助Visual Studio2010平台,实现了从图像采集到三维形貌、变形、应变计算的软件功能,通过10Cr17不锈钢的拉伸试验验证了系统的实际应用性能。结果显示,三维数字图像相关测量系统的应变测量精度与引伸计相当,并且可以获得更全面、直观的测量数据,是全场变形、应变测量的有效手段。     

数字图像相关法在竹纤维材料拉伸试验中的应用

采用数字图像相关法(DICM)对竹片变形前后的图像进行相关计算,获得了竹纤维材料在弹性范围内的位移和应变,并与电测法的结果相比较.试验结果表明,数字图像相关法能够有效地测量竹纤维材料的力学性能.     

基于数字图像相关技术的铝合金拉伸应变测量

在传统的动力学实验中,获取位移/形变的方法都有诸多缺陷,例如无法进行全场测量,动态测量中实时响应不够及时,系统精度较低等。与传统测量方式相比,光学测量方法具有非接触、可全场测量、测量精度高、使用方便、采集数据信噪比高等优点,在实验力学中被广泛使用。本文通过基于数字图像相关技术的光学测量方法,对铝合金构件进行了拉伸应变测量,验证了该测量系统在实际应用中的精度和可靠性。     

基于遗传算法的组合ERT图像重建算法研究

针对目前电阻层析成像图像重建算法存在成像精度较低的问题,以及为了满足应用于多相流领域的精度要求,提出一种基于遗传算法的组合算法,将线性反投影算法、修正的牛顿-拉夫逊类算法与区间剖分引入遗传算法种群初始化操作中,同时为了改善单纯遗传算法局部搜索能力差与未成熟收敛的问题,将粒子群算法引入遗传算法变异操作中。实验结果表明组合算法效果明显优于线性反投影算法,修正的牛顿-拉夫逊类算法,有效克服了遗传算法早熟收敛现象,提高了成像精度。     

用遗传算法估计图像退化系统函数

目前关于图像恢复的算法有很多,而这些算法大多是基于退化函数或者点扩展函数的知识进行的。当对退化函数先验知识不足时,设计出的恢复滤波器的恢复效果必将不够理想,因此有必要在设计恢复滤波器之前做系统的退化函数估计。遗传算法是一种成熟稳定的仿生物进化的全局寻优算法,由于遗传算法控制参数少、自适应度高,将选择该方法做退化函数的估计。实验结果表明,遗传算法从全局寻优的角度出发,能够较为精确地估计退化系统函数。     

基于粒子滤波的电子稳像算法

提出了一种基于粒子滤波的视频序列稳定算法。 该算法从视频图像中提取角点特征,建立当前帧与参考帧之间的映射关系,然后根据仿射变换模型采用最小二乘解获得帧间的全局运动参数,最后利用粒子滤波平滑运动参数,实现帧间的实时运动补偿,达到稳像的目的。实验结果表明该算法鲁棒性较强,去除高频抖动的同时较好地保留了摄像机的主动运动,稳像后视频效果良好。     

运用遗传算法的产品造型设计方案优化方法

从产品语义出发,提出一种基于遗传算法的产品造型设计方案优化方法,构造基于语义的产品造型进化设计模型。通过构造产品造型基因编码和基因串及适应度函数,对产品造型设计方案进行优化并形成新的方案,应用板式家具的造型设计验证了方法的适宜性。     

一种基于参考图频谱相关的模糊参数判别方法

对于模糊图像的复原,模糊模型参数判别的准确性是一关键,针对大尺度模糊图像有效细节信息的丢失,噪声等干扰对模型特征的减弱,以及实拍图像的频谱特征不明显等问题,提出了一种基于参考图像频谱相关性的模糊参数判别方法,将一幅清晰图像按照不同模糊参数进行模糊处理,并与待复原图的频谱进行相关性分析计算,以获得准确的模型参数。实验结果证明,该方法能够适应大尺度散焦模糊,具有较强的抗噪性并且适应实拍的散焦模糊图像复原。     

基于模板抽样的快速图像匹配算法

为了提高图像匹配速度,满足某些领域的实时性要求,提出了一种快速图像匹配算法.该算法利用Sobel边缘算子得到模板的灰度边缘图像,并对该边缘图像进行抽样以提取匹配点,从而显著减少匹配过程的计算量.利用遗传算法的非遍历搜索机制,迅速收敛到全局近似最优解,进一步减少了匹配过程的计算量.在此基础上引入精确匹配环节,找出了目标子图像的精确位移及旋转角度.将该算法应用于全自动金丝球焊机的图像识别系统,在主频为1GHz的工控机上实现该算法,匹配时间平均约为37ms,小于系统在60ms内进行匹配的要求,连续多次实验算法均能精确匹配目标的概率为93.8%,满足该系统的实时性与精度要求,取得了理想的效果.     

基于遗传算法的车削用量优化研究

为合理地选择切削用量,建立了基于遗传算法的切削用量优化系统框架结构,系统地研究了遗传算法及其相关内容。在约束、单优化目标函数数学建模的基础上,采用线性加权法建立的多目标优化函数;采用罚函数法改进目标函数,使约束直接表示在目标函数中,简化了切削用量的寻优过程。最后,应用遗传算法开发了一个车削用量优化器,对多约束条件下的切削用量优化结果进行了分析,总结了寻优过程中约束条件影响切削用量优化结果的规律。     

利用交互式遗传算法的产品造型设计方法

对产品造型进行了编码,采用目标客户参与的方式评定造型参数的权重;根据权重次序将产品设计的造型编码进行层次分级;通过层次降级的方式对原始解空间进行数据处理,每次降级利用交互式遗传算法搜索最优解,逐级完成造.型设计的细化设计.求解过程基于解码的形态方案进行,并为设计师提供了直观的操作界面.     

基于遗传算法的配送车辆优化调度

分析了汽车运输的特点和成本,针对配送企业,建立了实际的物流配送,并量化各项评价指标,给出了采用遗传算法进行优化调度的数学模型,并结合两阶段法和改进的遗传算子编写了实现算法。