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。     

基于泰伯效应的面内位移测量

为了测量物体的面内位移,设计了基于泰伯效应的 变形测量实验方案。在实验中,把设计好的二维方孔光栅的全息图输入到由计算机控制的液 晶空间光调制器(LC-SLM)中。当LC-SLM放置于物体前方适当距离 时,物体表面形成清晰的泰伯像,再由CCD捕获物体变形前后的散斑图像。输出光场包含了 物体变形位移的信 息。利用数字散斑相关测量(DSCM)方法计算得到物体的位移。本文方案简单易行,可以作为 测量物体变形位移的替代方案。实验结果表明,本文方法应用于面内位移测量是可行的。     

大位移电子散斑干涉法

针对电子散斑干涉（ESPI）法处理大位移时的困难,提出了一种改进的ESPI法。将数字散斑相关法（DSCM）引入ESPI中,由DSCM计算引起散斑去相关的面内位移,将所得二维面内位移对失配散斑场进行校准,恢复干涉条纹。用对离面位移敏感的ESPI光路,结合相移方法求得对应离面位移的相位数据,和二维面内位移一起,构成物体三维位移。对周边同定、中心加载的有机玻璃试件进行了测量,结果表明能产生质量干涉条纹,证明该方法是合理、可行的。     

电子散斑干涉图样及其模拟／数字混合处理

本文建立了一个电子散斑干涉系统,并将其产生的干涉图样进行模拟/数字混合处理。这种方法将数字图像处理技术应用干电子散斑干涉测量,使之与传统的模拟信号处理技术相结合,有效地改善了电子散斑干涉条纹图像质量,提高了测量精度。实验测量了几种物体的离面形变,而内位移和简谐振动并给出了一些实验结果。     

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。     

应用激光数字散斑测量物体面内位移的研究

利用激光数字散斑原理搭建光路对物体面内位移进行测量,利用CCD接收毛玻璃移动前后的散斑图像,通过计算机数字图像处理得到干涉条纹并计算毛玻璃的面内位移。最后讨论对本系统测量的灵敏度,范围和精度进行了分析和讨论。     

基于微粒子群优化算法的数字散斑图像相关方法

为了能够通过一步搜索同时得到数字散斑图像中所测点的整像素和亚像素位移信息,采用灰度插值的方法构造了亚像素子区,改进了基于微粒子群算法的数字图像散斑相关方法。对含有平移信息的模拟散斑图和具有应变的模拟散斑图进行相关计算,验证了该方法的适用性;在对具有微小面内位移转动的试件进行测量时,比较了整像素的微粒子群算法和不同量级的灰度插值下的亚像素微粒子群算法。结果表明,基于微粒子群算法的亚像素数字散斑图像相关方法在测量小位移方面具有一定的优越性。     

涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟

提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。     

数字散斑联合变换相关法测量微小位移的研究

提出一种利用联合变换相关法对位移前后的散斑图像实现数字相关运算,通过相关峰的距离与散斑图所携带的位移信息之间的关系,测量物体的面内位移量。通过对全场的位移计算,得出对散斑图像先做限幅预处理后,再进行边缘提取,有效减弱了影响相关峰的不利因素,提高了相关点的精确性。对同一组散斑图进行匹配滤波相关运算和联合变换相关运算,把得到的全场位移矢量图进行比较,得出两者测量的结果是一致的。     

面内微位移测量的散斑相位涡旋相关方法研究

提出了用散斑相位涡旋相关方法测量面内微位移。 首先利用拉盖尔-高斯变换, 将光强灰度图的实值信号I(x,y)变为复光强信号(x,y),获得涡 旋分布矩阵;然后,以涡旋 核结构参数的偏心率e作为特征因子进行相关运算;最终实现面内微位移的测量。在相同计 算机配置下,对毛玻璃的面内位移进行了测量,结果显示,散斑相位涡旋相关法的平均计算 时间为35.4ms,传统数字散斑相关法(DSCM)的平均计 算时间为376.7ms,而两者的相对误差均小于5%,这与数值模拟结果 相符。实验结果与数值 模拟结果表明,散斑相位涡旋相关方法可准确测量面内微位移,与传统DSCM相比,在保持相 同测量精度的前提下,计算效率至少提高了1个数量级。     

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.     

基于小波变换的激光干涉微位移变化量测量方法

为了克服传统快速傅里叶频谱分析方法不适用于非平稳信号的缺点,实现基于全光纤激光干涉微位移信号变化量的精确测量,研究了基于连续小波变换(CWT)非平稳信号分析的相位解调算法。分析了在信号的频带上如何利用小波脊提取数字信号的瞬时特征,并在提取的特征基础上,得到小波脊的相位,完成对信号相位的提取,进而得到物体的位移信息。根据处理方法,进行了理论分析、计算机模拟和相关的验证性实验,对采集的位移干涉信号进行处理得到待测位移量,并与傅里叶变换相位提取方法的测试结果进行了比较分析,证明该方法具有更高的精度,对各种信号处理都具有很强的稳健性。实验结果表明此算法精确度高、复杂度低,具有广泛的应用前景。     

数字散斑时间序列相关三维面形测量中提高精度的方法

本文提出一种基于数字散斑时间序列相关三维面形测量法中提高测量精度的方法－多相关峰优化法。在数字散斑时间序列相关测量法中,当物体表面存在复杂细微结构时,被物体调制的散斑图中局部区域的散斑子图像会出现明显变形和局部阴影,这时相关曲线会出现多相关峰。由于相关值很低,这些相关峰对应高度都有可能是测量点的高度值。本文用特殊的算法对这些相关峰对应高度值进行辨别,找出最适合的高度值作为测量值,对测量结果进行优化。实验证明该方法对改善因局部区域的散斑子图像的变形和局部阴影影响而导致的测量误差具有非常显著的效果,使得数字散斑时间序列相关三维面形测量法能够用来测量复杂三维物体面形。     

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。     

图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用

基于多模光纤的多模干涉原理以及图像处理算法,对多模光纤输出端面光斑图像相位谱的灰度共生矩阵特征值进行提取,提出一种新型光斑图样处理算法,并且将其应用于微位移传感。详细分析了以阶跃型多模光纤为基础的单模-多模光纤结构在两光纤径向产生微位移时,位移量与端面光斑图像相位谱特征值之间的关系。对多种结构参数光斑图样的分析表明,两光纤径向微位移与相关性及一致性两特征值成近似线性关系,可以用光斑图像处理的方法进行微位移测量,从而实现传感。实验结果表明与目前常用的计算光斑图像归一化强度内积处理算法相比,多模光纤芯径较小时,线性度、动态范围比较接近;芯径较大时,线性度提高的同时动态范围扩大约一倍。因此所提出的算法稳定性更好,适用范围更广。     

不同WC含量下WC/Cu复合材料弹性模量实验研究

为了研究数字图像相关方法运用于小试样下WC/Cu复合材料弹性模量测定的准确性,采用粉末冶金法制备出了WC含量不同的WC/Cu复合材料,对试件表面用白漆配合碳粉方法进行制斑,并在万能材料试验机上进行拉伸实验,用CCD相机记录其散斑图。对记录的散斑图进行相关运算,并通过畸变校正理论校正位移计算结果,计算出小应变范围内WC/Cu复合材料的应力应变曲线,得到弹性模量;与传统电测方法结果进行对比,数据吻合较好。结果表明,采用数字图像相关方法和小试件制斑方法运用于WC/Cu复合材料弹性模量的测定是较为精确可靠的。     

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。     

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...     

激光光栅干涉技术的微位移测量研究

为提升精密测量的精度与量程,提出了激光光栅干涉技术的微位移测量方法。通过集成双光栅微位移测量方法以2组近似正交相位差的光栅交替选择并累积高灵敏度测量区域,扩大测量量程,且在测量过程中避免激光光束存在抖动问题,通过频率调解法实行外差干涉信号处理,转变待测物理量的信息为调相或调频信号,实现测量的高分辨率。检测结果表明,该方法能够测量出可移动部件的总位移,且测量的最小位移达到0.19 nm,可实现大量程与高分辨率的微位移测量,同时该方法测量的相对误差低于0.025°,测量精度高,测量结果可信度高,另外在测量中激光入射角度与凹槽深度对该方法测量精度影响轻微,测量性能稳定,具有实际应用价值。