一种用于松质骨变形测量的数字图像相关方法

针对松质骨这一类多孔材料,直接利用被测物体自身的微结构或纹理代替人工散斑标记,然后使用Matlab编写变形测量计算程序,尝试将数字图像相关方法 DIC(digital image correlation)应用于松质骨变形测量。生成模拟散斑图像对该算法程序的可行性进行模拟验证,再利用猪股骨制作压缩试件对整个变形测量方案进行实验验证。模拟验证和实验验证结果表明:利用松质骨自身微结构纹理作为标记并编写算法程序进行DIC变形测量的方案是可行的,该方案也可用于和松质骨具有类似微结构的其他多孔材料的变形测量中。     

刚体位移测量的数字散斑相关法的研究

结合计算机辅助测试CAT和虚拟仪器技术,阐述了数字散斑相关方法DSCM(Digital Speckle Correlation Method)测量刚体位移的理论与过程。同时针对求解三参数相关系数最大值点提出了一种“编程简单、时间节省、精度良好”的实用新算法,即“正方体爬山搜索法”。并利用仿真实验进行了成功验证,仿真实验效果非常理想,测量值与给定理论值相比很接近,计算速度也比较快。     

大变形场下高速数字图像相关并行计算研究

由于大变形场下图像去相关效应的影响，数字图像相关（Digital image correlation，DIC）始终无法完成图像间的并行计算。为了突破这一瓶颈，本文提出了一种基于Accelerated-KAZE（AKAZE）的参考图更新方法，可在DIC正式计算之前完成参考图更新工作，为并行计算提供独立数据。并构建了一种图形处理器（Graphics processing unit，GPU）并行计算架构，可对所有子区独立估值，完成图像间和子区间的并行计算。最后对丁腈橡胶进行了拉伸测试，结果表明相比于传统的串行DIC计算方法，运用本文的并行方法速度可提升两个数量级。     

基于测点优化的亚像素数字图像相关方法

鉴于传统数字图像相关（DIC）方法采用的布点方式（水平成行,垂直成列）很可能会将一些测点分布在散斑质量较差的位置,提出了一种基于测点优化、Newton-Raphson（N-R）迭代与粒子群优化（PSO）算法的DIC方法。首先,通过在原始测点周围寻找散斑质量较好的区域来优化测点位置;然后,采用基于N-R迭代与PSO的粗细搜索方法计算优化后（非均匀分布）测点的位移场;最后,采用二维格林样条插值算法对该位移场进行插值以获得原始测点处的位移场,再由中心差分方法获得应变场。对3幅散斑质量差别较大的散斑图上的测点进行了优化,并将传统方法和提出方法获得的应变的各种结果进行了比较。研究发现,当样本子区尺寸在21~41 pixel之间时,对于平均灰度梯度处于10~20 pixel-3,且预加应变量处于0.01~0.05之间的散斑图,采用该方法可以获得较好的测量结果,这与优化测点位置有关。若采用该方法仅对原始测点中分布在散斑质量较差位置处的那些测点进行优化,有望获得更为理想的测量结果。     

基于HoloLens的非接触式测量方法

运用微软混合现实技术产品HoloLens,提出了一种具有交互功能的非接触测量方法.利用HoloLens深度摄像头实现测量空间的扫描,通过凝视和手势功能确定测量目标点,从而可以进行非接触式测量,自动计算目标点之间的距离、面积和体积,此外还通过语音识别功能来进行交互.相对于传统的测量工具而言,本文开发的交互测量工具使得人们可以用更自然的交互方式进行非接触式测量,所测量的范围更大更广,不仅可以测量距离,同时还可以自动计算面积和体积,有些不方便尺子测量的地方,通过本文研究的非接触式测量工具可以进行测量,具有一定的应用价值.     

基于光源扫描的三角法位移测量方法

对激光三角法测量位移的几种光路布局方案及其特点进行了比较,在此基础上,提出了一种新的基于光源扫描的三角法激光位移测量方法,阐述了激光三角法测量原理,并设计了相应的测量系统,分析了影响系统精度的因素。理论分析可知,该系统的测量分辨力可达到1.5×10-5m。实验结果表明:此系统有很强的实用性,测量范围为0mm~10m,适用于工业生产。     

连续全场数字图像相关的反向组合高斯－牛顿算法

反向组合高斯-牛顿算法提高了数字图像相关的计算效率,但是此算法的应用局限于两幅图像之间的配准.在不牺牲配准精度的前提下,提出了一种基于双立方插值系数缓存表和海森矩阵缓存表的反向组合高斯-牛顿算法算法,从而加速了连续全场数字图像相关计算效率.实验结果表明,使用3种不同尺寸子区域的人工模拟散斑图像配准时,本算法的计算效率提高了11.35％、14.95％和18.93％.当使用CCD采集的真实散斑图像时,计算效率提高了18.20％.所提出的算法对人工散斑和真实散斑图像显示出良好的效率性能.     

基于数字图像相关技术的封装器件非接触全场应变研究

针对半导体封装器件盖板受力拉脱这一问题,提出一种简便易行的获取极限应力及全场应变分布的方法,利用数字图像相关(DIC)技术,对变形前后的散斑图像进行对比分析,即可获得物体表面位移及应变分布,根据位移变化关系可进一步计算出垂直度偏差。实验研究表明,该方法为实际工程应用提供了高精度倒装芯片拉脱强度数据。     

基于粒子群算法的整像素数字图像相关方法

为了克服基于传统数字图像相关(DIC)方法的结果易于陷入局部最优等缺点,将基于群体智能的粒子群优化算法引入到DIC方法中(未考虑亚像素插值),对一幅散斑图平移后的位移进行了计算,验证了该方法的正确性。在搜索域内,当运动或变形后散斑图中若干目标子区与样本子区比较相似时,相关函数可能有多个极值。对这种情况下的点的位移进行了计算,观察了相关搜索时粒子运动的轨迹。研究发现,在迭代初期,该算法具有较强的全局搜索能力;在迭代后期具有较好的局部搜索能力。计算结果表明,该算法可以跳出局部最优;研究了样本子区尺寸、粒子数、粒子飞行的最大速度和最大迭代次数对计算时间的影响。     

基于DSP的激光一维动态位移测量系统设计

介绍了一维激光位移测量系统的基本原理，讨论了利用DSP来实现一维激光动态位移测量系统的方案，并设计了相应的硬件电路和软件流程图，实现了一维位移的动态测量。     

基于数字图像处理的海底三维地形重建方法

水下地形匹配辅助导航是目前导航领域研究的新方向,而分析地形匹配算法需要以水下三维数字地图为基础。为了得到满足匹配精度要求的海底三维数字地图,提出了一种利用GeoTIFF格式的海底地形图像重建数字高程模型(Digital Ele-vation Model,DEM)的方法:首先提取图像中的像素颜色信息和地理信息,然后通过数字图像处理技术得到水深数据规则网格,利用插值方法进行平滑处理,最后对海底三维地形进行重建并利用该图进行了地形匹配仿真。仿真结果证明了上述方法是有效地获取海底数字地图手段,为分析海底地形匹配算法提供了基础。     

基于机器视觉的非接触式马体尺测量方法

目前马体尺测量方法是直接接触测量，此方法不仅耗费大量的人力、财力，而且操作步骤繁琐。本文首先总结归纳测量马体体尺的方法，其次对这些年来已有的畜牧体尺测量方法进行综述，阐述马体体尺测量方法的主要内容，并对马体体尺测量方法进行展望。本文对10匹不同年龄的雌性马图像进行灰度化、去噪、阈值化分割、提取轮廓等图像预处理，进行图像角点检测，标识出轮廓边缘的所有交点，再利用像素遍历识别出马体的关键点，如肩甲点、前脚点、胸骨前缘点、臀部点、臀部最高点等；同时运用海伦秦九韶公式和几何关系计算方法，计算出马体的体高、体长等数据。通过运用此方法测量得出，马体体长平均相对误差为3.97％，马体体高平均相对误差为4.45％。此方法为马体体尺研究者提供了科学的研究依据。     

一种提高图像位移测量精度的方法

在高速摄像位移测量系统中,对被测物预定义目标特征图像标签,先在像素级实现模板与目标的配准,然后对目标区图像作半阈值分割,用目标像素灰度一阶边矩求重心,作为目标基点,从而实现了模板与目标的亚像素级配准,即目标精确定位,使动态位移测量精度显著提高.     

基于图像的大型物体尺寸的三维测量方法研究

针对大型物体尺寸不易测量的问题,研究简单快速的测量方法;提出了一种利用数码相机完成物体尺寸的三维测量的方法;利用数码相机从多角度获取图像,采用稳定性强的Harris角点检测算法对图像进行特征点检测;在相机标定过程中提出了一种利用图像中被测物体自适应寻找标定模板的方法,扩大了标定模板的使用范围;最后利用投影矩阵理论计算特征点的世界坐标进行测量;实验证明测量结果误差在2.0%以内,说明该方法能够克服传统测量方法的缺点,满足一般工业的测量要求并且适用范围广。     

基于视觉测量的脉搏图像三维重构

动脉搏动情况是人体循环系统动态过程中一个可检测的生物讯号.在单目视觉脉搏图像传感器的基础上,依据脉搏图像传感器中薄膜及其网格变化约束的特点,建立了空间测量原理的数学模型,运用Harris角点检测算法,对连续各帧脉搏图像中的角点进行跟踪匹配,从而重构出脉搏搏动的三维信息.通过实验获得了平脉、滑脉、迟脉和濡脉4种脉象的三维信息,实现了脉搏图像的三维重构,为进一步在时空域中提取多种表征脉搏状态的特征奠定了基础.     

二维激光图像挠度/位移测量系统的信号预处理

为解决二维激光图像挠度/位移测量系统测量数据不稳定的问题,分析了光斑图像不稳定的因素,指出了影响光斑稳定的原因,提出了图像预调整、颜色识别、阈值判定和滤波的处理方法.这些预处理方法有效地消除了自然光线、散射光线和衍射光线对系统的干扰,使激光光斑图像保持稳定,起到提高系统精度的作用,得到了较为理想的结果.     

一种基于霍尔效应的岩土地下位移精密测量方法

提出了一种基于霍尔效应的岩土地下位移测量新方法,能够测量岩土地下位移的大小和方向。实验结果表明,该方法能够达到较高的测量精度和分辨率,满足岩土地下位移测量要求。     

Relay-style Digital Speed Measurement Method and Dynamic Position Subdivision Method

This paper proposes an advanced M/T method called Relay-style Digital Speed Measurement Method. Its speed measurement is triggered by encoder pulse signals, which simplifies the complexity of processing incapability of synchronization in the classical method, and it makes actual sampling point always occur before the periodic sampling point in relay-style, which achieves the continuous dynamic iterative measurement with high accuracy in a wide speed range. Through counting the overflow pulses of time counter by software, the minimally measurable speed can be effectively extended to an extremely low level without adding any hardware. In addition, by utilizing the information in speed measurement and subdividing dynamic position by time according to its corresponding relationship with time, Dynamic Position Subdivision Method is achieved to improve the feedback resolution of dynamic position. Finally, the experimental results show that Relay-style Digital Speed Measurement Method can obtain high accuracy than classical method in a wide speed range even though at a very low speed Dynamic Position Subdivision Method is helpful to reduce the fluctuations of the position control.