数字散斑相关三维面形测量的局部搜索快速算法

提出了在数字散斑时间序列相关三维面形测量中提高计算速度的局部搜索快速算法，通过寻找合理的搜索空间，缩小相关计算的范围，从而减少相关计算的次数，达到了提高计算速度的效果。本文介绍了快速算法的基本原理，给出了在复杂物体三维面形测量中的应用实例。     

频率域数字散斑相关法及其应用

文章提出频率域数字激斑相关法,用该方法在频率域完成物体变形前后散斑图对应子区域的相关搜索,测量物体的变形位移,避免了空间域数字相关识别中的反复搜索,极大地减小了运算量,提高了信息提取速度,并且具有更高的定位精度和测量精度.     

数字散斑的边缘相关测量法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。     

基于数字激光散斑图像的位移测量的多层平截算法

通过对数字激光散斑图像特性的分析及其位移测量法的研究，给出了一种利用激光散斑图像进行位移测量的多层平截算法。该算法把数字激光散斑图像的灰度看作三维空间的高度，用不同高度的水平面平截散斑图得到截值点，分析物体发生位移前后的散斑图像上截值点，由截值点相互位置的概率分布计算出物体的实际位移。改进后的多层平截算法可较大的节省测量所需的散斑图像面积，且能测量亚pixel级的位移。实验表明，该多层平截算法是一种实用、速度快及精度高的位移和变形测量方法。     

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题,提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上,引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理,克服了图像边缘效应对最终位移值的影响;同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性,采用分形插值的方法进行亚像素插值,进而能精确定位相关点,得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明:该方法保持了频域散斑相关法的测量速度,且将测量的绝对误差降低在0.01~0.03 pixel以内,并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。     

利用变形和形貌的关系测量三维形貌的方法

提出了根据变形测量和形貌测量的关系测量物体三维形貌的方法。利用电子散斑干涉(ESPI)测量物体面形时,物体偏转微小角度会引入附加的物面高度差,从而引入载波条纹。分析了物面偏转角度和附加高度差之间的关系,得出了物面相位和物面高度之间的映射关系。物面的相位由傅里叶变换法求得。对球冠面形进行了测量,实验表明,在物面上产生干涉载波条纹,进而测量物面面形,具有灵敏度高的优点。     

数字剪切散斑用于物体的三维面形测量

本文介绍数字剪切散斑用于三维面形测量的基本原理，并将其用于实际物体的测量，结果表明，该测量方法简单方便，便于工程现场测量。     

基于深度学习的散斑投影轮廓术

针对传统的单幅散斑图像匹配算法测量精度低且无法测量复杂面型物体等问题,提出了一种基于深度学习的散斑投影轮廓术,即通过深度学习的方法实现散斑图像的逐像素匹配。设计利用孪生卷积神经网络结构,将目标散斑图像和参考散斑图像以图像块的形式输入神经网络。通过卷积层运算提取散斑图像块的特征信息,进而将子网络得到的特征信息融合为两个图像块之间的匹配系数,以获得散斑图像的视差数据,并最终可将视差数据转化为物体的三维信息。实验结果表明,该方法可以通过单幅散斑图像实现精度约为290 μm的三维轮廓测量。     

FTP中采用双帧条纹消除阴影影响的高度拼接讨论

在FTP测量中,阴影和条纹断裂会影响到正确三维面形的恢复,本文采用两帧条纹来避免阴影对物体面形恢复的影响.提出利用调制度信息来确定从两帧条纹图中恢复的高度图像的拼接区域,并用最小二乘法进行拼接的方法.既避免了阴影对测量的影响,增大了FTP的测量范围,又提高了测量精度.通过实验验证,此方法能有效性地重建具有陡峭变化物体的三维面形.     

一种新的光栅投影合成轮廓术

本文提出一种新的三维物体面形合成测量技术，传统光栅投影测量法在测量大物体及形状复杂的面形轮廓时，存在着阴影及测量范围不够等问题，本文提出的双面合成技术能够有效地解决上述问题，为利用光学方法测量物体轮廓提供了广阔的应用前景。     

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

基于梯度法的数字散斑图像相关亚像素搜索算法

数字散斑图像相关法是对全场位移和应变进行测量的十分有用的无损检测技术.设计精确的亚像素搜索算法是提高测量精度的关键问题.研究了数字散斑图像相关技术的基本原理,在梯度法的基础上,提出了一种基于梯度法的变步长的亚像素搜索算法并应用到相关搜索中,通过对模拟散斑图的位移分析证明了该算法的可靠性和稳定性,并对刚体平移实验进行了测...     

基于频域数字散斑相关方法的面内微位移测量

使用传统数字散斑相关方法对物体面内微小位移进行测量时,由于受到噪声影响和算法本身的局限,会出现测量精度低、数据处理速度慢等问题。针对以上缺点,应用频域数字散斑相关方法,通过散斑记录和MATLAB软件编程,实现了物体面内微小位移的测量。这种方法不但弥补了传统数字散斑相关方法的不足之处,而且简化了一般光学测量过程中的反复调校过程。理论分析及实验结果表明,应用频域数字散斑相关方法测微位移的系统结构简单、处理速度快、精度高,能够达到微米级,相对误差小于1%。     

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。     

数字散斑相关法及其在材料强度测试中的应用

数字散斑相关法具有精度高、适用于工程现场等特点,是现代光力学测试技术中重要的方法之一。具体应用时该技术通过采集待测物体的变形前后的两幅散斑图,经过数字图像处理获取待测物由于外界因素(外力,温度等)变化对待测物所产生的位移、应变及应力。本文通过将该方法应用于结构强度测试等工程实例,对其应用进行了详细探讨,从该方法应用中得出数字散斑相关法是测试结构位移和应变的较为便利的手段而且结果以全场方式显示。数字散斑相关技术在学术界和工业界已有广泛应用,预测未来在骨科、口腔等生物医学工程领域的强度测试中具有更大的发展和应用空间。     

基于反向映射法逆向描述数字散斑变形的方法

考虑 到现有制备模拟散斑图方法系统误差较大、生成方法复杂和编程实现困难等不足,提出 一种基于反向 映射法的变形散斑图生成方法,将变形模式进行反向变换,并利用变形过程中图像灰 度不变的特性, 生成变形后的模拟散斑图。仿真分析表明对于相同数字图像相关(DIC)法计算参数,本文的 反向映射法生成的变形散斑图具有更高 的计算精度,因而提高了DIC法计算结果的可信度;并且,本文的反向映射法具有易于理 解和易编程实现等优点。     

基于双目视觉和散斑投射的快速形貌测量

针对现有三维扫描设备存在的体积较大,测量速度较慢以及对环境光照敏感等问题,利用双目立体视觉和散斑结构光,开发了一种小型的形貌测量装置。首先对该装置的投射模块,硬件结构进行了设计,其次对涉及到的主要算法,采用数字图像相关法进行像点坐标匹配进行了研究,最后对系统的测量效果和精度进行了初步验证。实验表明,对于单幅点云,该扫描装置测量过程迅速,数据采集可在2 ms内完成。并且在保证生成点的数目较多的同时,精度可达到0.1 mm。因此,本文提出的小型散斑投射装置可在确保测量精度的前提下,实现工件的快速测量。     

基于激光散斑角度相关法表面粗糙度测量

为了完成对精密机械表面粗糙度的精确测量,基于远场角度散斑强度的相关理论,采用激光散斑方法设计了表面粗糙度测量的实验光路。在实验光路中,将平面镜与待测粗糙表面固锁在一起,当转动待测粗糙表面时,平面镜与分束镜、接收屏组成了测量转动角度的光指针,提高了转动角度的测量准确度。在数据处理中,提出了基于MATLAB软件的角度散斑相关度峰值的计算方法,简化了测量步骤,提高了测量速度,进而利用相关度峰值计算求得表面粗糙度。利用设计和组建的系统对平铣表面粗糙度标准模块的表面粗糙度进行了实际测量,并对测量结果与标准样块的标称值进行比较,取得了较高的测量准确度。结果表明,此研究验证了激光散斑方法测量表面粗糙度的可行性,对进一步完善表面粗糙度的精密测量是有帮助的。