数字散斑相关测量方法的研究与改进
变形测量中的数字散斑相关方法
由于散 斑 的 随机 性 , 本 中每个 小 区域 中斑 点 样 分 布是各 不相 同的 , 个 小 区 称 为 子 区 。我 们将 变 这
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
‰ ) + ( +O1△A ( ( = ) 『 T U 1 )
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1 — 7
2 试 验
2 1 硬 件和软 件 .
为 了达 到实 时 测 量 的 目的 , 用 了 德 国 B s r 采 al e C D摄像 机 ( bt 30X13 ) 行 图 像 采 集 , C 8i,10 00 进 分 析 系统 采 用 的 计 算 机 C U 主 频 为 2 8 H , P . G z 内存
系 。所 以 , 只要 找 出 目标 子 区 和样 本 子 区之 间 一 一 对 应 的关 系 , 可 以实现 变形 量 的提 取 。 就
Ptr和 R no e e asn等 人 同 时 独 立 提
出, 他们 都着 重 于研 究 一维 变形 场 的测 量 以及 局 部 变形 场算 法 的研究 。1 8 9 9年 以后 , 高建 新 等 首 先 在 我 国 开 始 进 行 了 数 字 散 斑 相 关 方 法 的 研 究 工
搭建 了系统 的软件和硬件 。初步 的实验结果 表明 , 该方法是一 种实用的快速 、 高精度的位移 、 变测 量方法 。 应
关键词 : 散斑 ; 关 ; 形 ; 相 变 图像 处 理 中图 分 类 号 : 3 8 1 T 3 14 04 . ; P9.1 文献标识码 : A
0 引言
、
从 而 得 出位移 场 的 变形 情 况 , 图像 的子 区信 息 包 含
了灰度 的分布 , 数 字 散斑 相 关 方法 的一 个 重 要 的 而
DIC实验报告范例
DIC技术在全场变形测量中的应用实验一、DIC技术的应用数字图像相关法(Digital Image Correlation Method,简称DICM),又称为数字散斑相关法(Digital Speckle Correlation Method,简称DSCM),是应用于计算机视觉技术的一种图像测量方法。
随着现代的工业技术、科学研究的飞速发展,在材料领域中,研究材料的位移和应变大小同时对材料的变形和力学性能具有重要的意义。
而传统的接触式测量工具和传统的光学测量方法,由于其局限性已经不能再满足测量要求。
数字图像相关法(Digital Image Correlation)以其具备全场和局部变形测量、非接触测量、对场地要求不高、实现简单、应用范围广的优点,成为研究材料位移和应变的大小新方法。
它将物体表面随机分布的斑点或伪随机分布的人工散斑场作为变形信息载体,是一种对材料或者结构表面在外载荷或其他因素作用下进行全场位移和应变分析的新的实验力学方法。
目前DIC技术已经在电子封装、材料测试、断裂力学、航空航天、生物力学以及显微测量等众多领域得到应用,取得了瞩目的成就。
二、实验目的本课采用教学实验及实践活动形式,让学生熟悉DIC(Digital Image Correlation,数字图像相关)技术在全场变形测量中的作用及使用范围,了解利用DIC技术进行变形测量的典型流程及软硬件的使用方法,掌握利用DIC专用软件Vic-Snap, Vic-2D 及Vic-3D的操作方法并通过软件计算获得需要的实验结果,对实验结果进行必要的后处理以获得更多的变形信息。
加强和巩固对工程材料、材料力学、成形技术等课堂上所学的理论知识,拓展学生的科研思维,培养学生综合应用所学知识、分析和解决工程实际问题的能力。
由于其适用性广,可测量并获得任意试样形状或零件的表面变形信息,为研究生的相关科研研究提供一种强大的技术支撑及实验手段。
三、实验内容1.准备试样a) 利用线切割手段,按照GB/T 228-2002标准切制试样,试件编号为1-1和1-2;b) 利用香蕉水或三氯乙烷将试样表面清洗干净,清除试样表面的细小毛屑;c) 进行试样标号,用千分尺及游标卡尺测量并记录试样初始几何参数,如宽度、厚度等;d) 在试样需测试表面喷涂均匀的哑光白底漆,放置在阴凉通风处晾干,均匀喷洒哑光黑色散斑于哑光白底漆上,并晾干。
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术【摘要】本文探讨了一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术。
在介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
在对数字投影散斑技术进行了介绍,分析了双目视觉图像匹配方法,阐述了改良技术的原理,并通过实验验证了其有效性。
对改良技术与传统方法的性能优势进行了对比分析。
在展望了技术的应用前景,总结了研究成果,并提出了进一步研究的方向。
本研究的成果为双目视觉图像匹配技术的发展提供了新的思路和方法,具有广阔的应用前景。
【关键词】关键词:数字投影散斑、双目视觉、图像匹配、改良技术、实验验证、性能优势、应用前景、研究成果、研究方向1. 引言1.1 研究背景数字投影散斑技术是一种利用数字投影和散斑成像相结合的先进成像技术,能够提高双目视觉系统的成像质量和匹配精度。
随着计算机视觉和机器视觉技术的快速发展,双目视觉图像匹配在三维重建、目标识别和定位等领域有着广泛的应用前景。
传统的双目视觉图像匹配方法在处理复杂场景和光照变化时存在诸多挑战,如匹配算法的稳定性和精度不高等问题。
对双目视觉图像匹配技术进行改良和优化具有重要意义。
本文旨在基于数字投影散斑技术,提出一种改良的双目视觉图像匹配技术,通过引入数字投影散斑技术的先进成像原理和算法,改进传统双目视觉图像匹配方法,提高匹配的准确性和效率。
通过对改良技术的研究与实验验证,探讨其在实际应用中的性能优势与潜在的技术应用前景。
1.2 研究意义数字投影散斑技术是一种基于数字散斑的成像方法,通过对物体进行数字散斑光源照射,利用物体表面产生的散斑信息来实现三维重建和深度信息获取。
在双目视觉图像匹配中,传统的匹配方法存在着计算复杂度高、匹配精度不高等问题,限制了其在实际应用中的效果和性能。
基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术具有重要的研究意义。
该技术可以有效提高双目视觉图像的匹配效率和精度,从而提升了双目视觉系统在三维重建、目标检测和测距等领域的应用性能。
数字散斑干涉(DSPI)研究的文献综述
数字散斑干涉振动测量技术研究进展摘要:数字散斑干涉技术(DSPI)是一种光学测试方法,具有非接触、高灵敏度、全场、实时、无损检测的特点,在振动测量方面有着较大的优势。
本文从图像处理、相移技术等方面阐述了数字散斑干涉振动测量的发展现状,并对其中的关键技术进行了比较和分析。
关键词:数字散斑干涉,振动测量,数字图像处理,相移技术Research Progress on V ibration Measurement Using Digital SpecklePattern InterferometryAbstract:Digital speckle pattern interferometry (DSPI) is an optical testing and measuring method,a non-contact, high-sensitivity, full-field, real-time, non-destructive one, which has an advantage in vibration analysis. This paper introduces the recent progress on DSPI vibration measurement from aspects of digital image processing and phase shifting, also compares and analyzes their key technologies.Keywords:Digital speckle pattern interferometry; Vibration measurement; Digital image processing; Phase shifting0 引言散斑计量技术是现代光测力学技术中的一种。
它具有非接触、无损、全场、高精度、实时测量的特点,在轮廓、应变、位移和振动测量方面有着广泛的应用前景[1]。
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术数字投影散斑是一种基于散斑干涉原理的双目视觉图像匹配方法,它利用激光束通过物体表面产生的散斑图案,在两个相机中形成对应的散斑图像,通过分析和匹配这两个散斑图像,可以确定物体表面上两个像素之间的对应关系,从而实现双目视觉图像的匹配。
传统的数字投影散斑双目视觉图像匹配方法存在一些问题,如图像噪声干扰、匹配不准确等。
本文针对这些问题,提出了一种改良技术,以提高双目视觉图像匹配的准确性和稳定性。
改良技术的核心思想是在数字投影散斑的基础上结合其他图像处理方法,以降低噪声干扰、增强图像特征,并改进匹配算法。
具体实施步骤如下:通过对源图像进行预处理,包括图像去噪、增强等操作,以提高信噪比和图像质量。
可采用滤波算法对图像进行平滑处理,去除高频噪声;同时可以通过图像增强算法增强图像的对比度和边缘。
针对改良后的图像,可以采用基于特征点的匹配算法,如SIFT(尺度不变特征变换),SURF(加速稳健特征)等。
这些算法可以提取图像中的关键特征点,并计算其描述子,通过比较特征点的描述子来进行匹配。
这种算法对于图像的尺度、旋转、光照等变化具有一定的鲁棒性,可以有效地减少匹配错误。
通过改进的匹配算法,可以结合传统的双目视觉几何模型,对特征点进行更精确的匹配。
传统的双目视觉几何模型基于立体视觉原理,可以利用两个相机的投影中心、焦距等参数,计算出特征点在三维空间中的坐标。
通过与其他已知特征点进行匹配,可以确定这些特征点在三维空间中的位置,进而恢复整个物体表面的三维形状。
通过以上改良技术,可以显著提高双目视觉图像匹配的准确性和稳定性。
实验证明,与传统的数字投影散斑方法相比,改良后的方法具有更高的匹配准确率和更强的抗噪性能,能够更好地应用于机器视觉、三维重建等领域。
探究数字散斑相关方法与应用研究进展
2 . 3灰度级 的重建 在对 数字散斑相 关技术进行运 用的过程 中,往往需要在 亚像素水平上进 行一定程度 的求解,这就 需要得到整体像 素之 间位置上 的灰度值 ,为了有效实现这 一 目的 ,需要对 数字图像进行 一定程度 的插值 处理 。在最 开 始的时候 ,插值 方法主要采用 双线性插值 方 式,随着数字 散斑相关方法 的不断发展 ,原 先的插值方式发生转变 ,逐渐变成三 次插枝 、 多项式插值 、三次样条插值 、分形插值 以及 面拟和法等插 值方式 ,且各 种插值方式 具有 不 同的特 点。对于双线性插 值来说 ,它具 有 简单实用 的特 点 ,而高 阶插 值函数所 引起 的 系统误差较 小。例如 ,三次 样条插值 的精 度 较之于双线性 插值方式 的精度 要高 ,然而 , 高阶插值方 式往往需要花 费更多的时 间。针 对这两种特 点 ,在对插值 方式进行选择 时 , 需要对 结果精度 以及插值 消耗时间进行 综合 的考虑。
1 、 数宇散斑相关方法 的基本原理 以 及数学模型
数字散斑 相关方法 的主要原理 如下 :首 先 ,对 相关的 图像进 行搜集 ,并进行数字化 处理 ,这样一来 ,通 过对物体在 不同变形状 态或者 不同变形 时刻的两幅 图像 进行一定程 度 的处 理,从而得 到面 内位移分 量和面 内位 移梯度 。一般情况 下,变形识别 具有一套较 为 固定 的流程 ,主要 如下 :首先 要做的工作 是 数字散斑 图的采 集 ,在采 集完成物体变形 前 后的两幅数字散 斑 图之后 ,分别对变形前 图像 中的一小块 图像 以及变 形后图像 中的一 小块 图像进行 定义 ,前者定 义为样本子 区, 后 者定义为 目标子 区 ,这样 一来,只需要有 效 寻出 目标子 区与样本子 区之 间的一一对应 关 系,就 能够对相关 的变量进行有效的提取。 在 样本子区与 目标子 区的位 置差别之 中,包 含 了相应 的位 移分量 ,而在 样本子区与 目标 子 区的形状差 别之中 ,则包 含了应变分 量。 因 此 , 通 过 这 种 方 法 就 可 以 对 变 形 测 量 问题 进 行一定程度 的转化 ,使 其成为一个数字 计 算过程 。从 理论上来看 ,只要能够有 效获得 反映被测对象不 同变形状态 的表 面数字图像, 同时保证这些 数字 图像都 是 由具有一 定对 比 度 和信息层 次的散斑所构 成,那么就 可以对 数 字散斑相 关技术进行 一定程度上 的利 用, 并在此基础 之上对变 形等信息进行有 效的提
数字散斑相关方法及应用进展
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃13;修订日期:2013⁃06⁃15 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.51075116);安徽省国际科技合作计划资助项目(No.12030603012);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(2011JYLH1150)文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0470⁃11数字散斑相关方法及应用进展王永红1∗,梁 恒1,王 硕1,张 浩1,杨连祥1,2(1.合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;2.美国奥克兰大学机械工程系,密歇根罗切斯特48309)摘要:数字散斑相关方法(DSCM)是一种可以测量变形和应变的光学非接触测量方法,其通过对变形前后物体表面的图像进行灰度信息相关计算来获取被测物的力学性能。
本文叙述了数字散斑相关方法近年来在国内外的发展动态和应用现状,详细论述了基于自适应遗传算法、智能神经网络方法、小波变换法的一系列新型相关搜索方法。
文章指出,近年来,数字散斑相关技术已发展到相对成熟,目前的研究重点是提高测试精度和图像处理速度,而提高散斑图像质量和研究高效的算法是需要努力的方向。
关 键 词:数字散斑相关;相关搜索;精度;效率中图分类号:O436.1 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0470Advance in digital speckle correlation method and its applicationsWANG Yong⁃hong 1∗,LIANG Heng 1,WANG Shuo 1,ZHANG Hao 1,YANG Lian⁃xiang 1,2(1.School of Instrument Science and Opto⁃electronic Engineering ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China ;2.Deptartment Mechanical Engineering Oakland University ,Rochester ,Michigan ,USA 48309)∗Corresponding author ,E⁃mail :yhwang@Abstract :Digital speckle correlation (DSCM )is a noncontact measuring method for displacements andstrains,which obtains the mechanical properties of an object by calculating the gray information correlation of the object images before and after deformations.The method has been applied successfully in mechanical measurements in the past twenty years.This paper introduces the developing states of the DSCM and gives ap⁃plication examples.Some new technologies involved in the DSCM are reviewed,such as genetic algorithm,neural networks and wavelet transform.Finally,it points out that DSCM research will focus on improving measuring accuracy and image processing speeds in the future,including improving speckle image quality and researching higher effective algorithms.Key words :digital speckle correlation;search algorithm;accuracy;efficiency1 引 言 数字散斑相关方法(DSCM)是一种可以测量变形和应变的光学非接触测量方法,其通过计算变形前后物体表面图像的灰度信息相关来获取被测物的力学性能。
数字散斑测量技术
数字散斑测量技术数字散斑测量技术是一种能够实现非接触、高精度测量的技术,广泛应用于光学领域。
本文将从介绍数字散斑测量的原理、应用领域和发展前景等方面进行阐述。
一、数字散斑测量技术的原理数字散斑测量技术是基于散斑干涉原理的一种测量方法。
散斑是由于光波经过光学系统后在接收屏幕上产生的一种随机干涉图样。
在数字散斑测量中,通过对散斑图像进行数字化处理,可以获取到被测物体的形貌信息。
具体来说,数字散斑测量技术主要包括以下几个步骤:首先,通过激光器产生一束单色、高相干度的光源;然后,将光源照射到被测物体表面,形成散斑图像;接着,使用CCD相机等光学设备将散斑图像转化为数字信号;最后,通过数字信号处理算法,提取出散斑图像中的相位信息,进而得到被测物体的形貌数据。
数字散斑测量技术在光学领域有着广泛的应用。
首先,它可以用于光学元件的表面形貌检测。
光学元件的表面形貌对其光学性能有着重要影响,通过数字散斑测量技术可以实现对光学元件表面形貌的高精度测量,从而保证产品质量。
数字散斑测量技术还可以应用于光学镜头的定位和对焦。
在光学系统中,准确定位和对焦是保证成像质量的关键步骤,利用数字散斑测量技术可以实现对光学镜头的快速、精确定位和对焦,提高成像质量。
数字散斑测量技术还可以应用于光学薄膜的厚度检测。
光学薄膜的厚度对其光学性能有着重要影响,通过数字散斑测量技术可以实现对光学薄膜厚度的高精度测量,为薄膜制备提供可靠的数据支持。
三、数字散斑测量技术的发展前景数字散斑测量技术作为一种非接触、高精度测量技术,在光学领域有着广阔的应用前景。
随着光学元件、光学系统和光学薄膜等的发展,对于光学形貌、定位和厚度等的要求也越来越高,数字散斑测量技术将会得到更广泛的应用。
随着数字图像处理技术和计算机算法的不断发展,数字散斑测量技术在数据处理和分析方面也将得到进一步的提升。
未来,数字散斑测量技术有望实现更高的测量精度和更快的测量速度,为光学领域的研究和应用提供更好的支持。
稳态数字散斑测量仪校准方法探讨
表 面散 斑 图 的 变化 ,来 获 得 位 移 和 应 变 场 等 力 学 信
Ke r y wo ds:se d ta y;d gtls e ke patr ne fr me e ; c lb a in iia p c l t n i tre o tr a ir to e
0 前 言
数 字 散 斑 测 量 (D g a S eke P t r i t p cl il a en t Itr rm t ,D P )是对 位移 和 应 变进 行量 化 分 析 nefБайду номын сангаасo e y S I e r
・
3 6・
计 量、测试 与校 准
2 1 年 第 3 第 1期 01 1卷
稳 态 数 字 散 斑 测 量 仪 校 准 方 法 探 讨
温聚 英 ,张 大 治 ,王 晶晶 ,薛景 锋
( 中航工 业北京长城 计量测试 技术研 究所 ,北 京 10 9 ) 005
摘 要 : 针 对 稳 态 数 字 散 斑 测 量 技 术 在 全 场 振 动 测 试 中 的 重 要 性 , 本 文 探 讨 了 稳 态 数 字 散 斑 测 量 仪 的 校 准 方 法 ; 基 于 稳 态 正 弦 信 号 激 励 的 压 电 振 动 台 及 高 准 确 度 的 激 光 测 振 仪 , 搭 建 了 稳 态 数 字 散 斑 测 量 仪 的 校 准 系
Re e r h o Ca i r to c i u fSt a y Di ia pe k e Pa t r n e f r m e e s a c n lb a i n Te hn q e o e d g t lS c l te n I t re o t r
WE u i ,Z A G D zi N Jy g H N ah ,WA G J g n ,X EJ g n n N i j g U i f g ni ne
数字散斑相关方法的原理及土木工程应用简介
数字散斑相关方法的原理及土木工程应用简介刘光利;姜红艳【摘要】数字散斑相关方法(DSCM)是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其它变形测量技术相比数字散斑相关方法有其独到的优越性能。
经各研究学者不断的研究改进,数字散斑相关方法的理论逐渐完善,作为一种固体材料表面变形测量方法,在固体力学的实验中广泛应用,同时在土木工程变形测量中得到较快的发展。
本文对该方法的基本原理、模型及决定测量精度的因素进行了简单介绍,同时对其在土木工程中的应用进行了概述。
【期刊名称】《安徽建筑大学学报:自然科学版》【年(卷),期】2015(023)006【总页数】8页(P52-58,62)【关键词】相关系数;误差分析;整像素搜索法;亚像素搜索法【作者】刘光利;姜红艳【作者单位】解放军理工大学国防工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TU18数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM),又称数字图像相关方法(Digital Image Correlation Method,DIC),由日本的Yamaguchi[1],美国的Peters、Ranson等[2]于20世纪80年代初提出。
高建新[3]是我国最先对该测量技术进行研究的学者。
DSCM是图像处理技术与光学变形测量技术相结合的产物,是基于物体表面散斑灰度分析获取位移和应变信息的光学测量方法。
与接触式应变测量法相比,DSCM的测量过程简单,测量时设备无须与试件相接触,省确了传感器较为繁琐的安装过程,消除了传感器安装所引起的测量误差;受限传感器的大小,接触式应变测量只能反映传感器所在部位的应变信息,而数字散斑相关方法可获取摄像镜头下的全场应变信息;由于摄像机可连续拍摄,可方便的实现动态测量。
与光弹贴片、散斑干涉技术等传统光学测量方法相比,DSCM对光路的要求相对简单,其试验光源可用自然光或普通的照明光,不需要进行干涉条纹的处理,且其对测试环境、隔振要求较低。
数字散斑相关方法
数字散斑相关方法引言:数字散斑相关方法是一种应用于光学散斑图像处理的技术,可以提取图像中的信息并进行分析。
本文将介绍数字散斑相关方法的原理、应用以及发展趋势。
一、原理数字散斑相关方法的原理基于光学散斑现象。
光通过透明介质时,由于介质内部的密度或折射率的不均匀性,光波会发生相位差,形成散斑。
数字散斑相关方法利用散斑图像中的相位信息,通过相关运算,得到图像中的物理量或形态信息。
二、基本步骤1. 采集散斑图像:使用光学系统和相机等设备采集散斑图像,保证图像的清晰度和分辨率。
2. 预处理:对采集到的散斑图像进行去噪、平滑和增强等预处理操作,提高图像的质量。
3. 提取相位信息:利用数字图像处理算法,提取散斑图像中的相位信息,如使用傅里叶变换或小波变换等方法。
4. 相关运算:将提取到的相位信息与参考图像进行相关运算,得到相关输出图像。
5. 物理量或形态信息提取:通过对相关输出图像进行分析,提取出所需的物理量或形态信息。
三、应用领域1. 光学检测:数字散斑相关方法在光学检测领域有广泛应用。
通过对散斑图像的处理,可以实现对物体的位移、形变、压力等参数的测量。
2. 表面形貌测量:数字散斑相关方法可以用于表面形貌的测量,如粗糙度、曲率等参数的提取。
3. 光学显微镜图像处理:应用数字散斑相关方法对显微镜图像进行处理,可以提高图像的清晰度和对比度。
4. 光学图像识别:数字散斑相关方法可以用于光学图像的识别,如指纹识别、虹膜识别等。
5. 光学通信:数字散斑相关方法在光学通信中也有应用,可以提高光信号的传输质量和可靠性。
四、发展趋势1. 算法优化:随着计算机技术的发展,数字散斑相关方法的算法将会不断优化,提高计算效率和图像处理质量。
2. 多模态融合:数字散斑相关方法可以与其他图像处理方法相结合,实现多模态图像的融合,提高图像处理的准确性和可靠性。
3. 深度学习:深度学习技术在图像处理领域有着广泛的应用,数字散斑相关方法也可以与深度学习相结合,提高图像处理的自动化和智能化水平。
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术
一种基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术双目视觉是计算机视觉领域中的重要研究方向之一,它通过模拟人类的双眼视觉系统,实现对环境中三维信息的感知和识别。
在双目视觉中,图像匹配是一个至关重要的环节,它决定了双目系统的测距精度和立体重建质量。
由于双目系统中的光照、遮挡、质量等问题,传统的双目视觉图像匹配技术常常难以取得理想的效果。
针对这一问题,近年来,基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术受到了广泛关注,并在一定程度上取得了突破性进展。
本文将对基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术进行介绍和分析,以期为该领域的研究和应用提供参考和借鉴。
一、数字投影散斑技术简介数字投影散斑是一种基于光学干涉原理的图像处理技术,它利用散斑图像中的相位信息进行图像匹配和三维重建。
在数字投影散斑技术中,首先需要通过透镜将一束激光照射到被测物体表面,形成散斑图像;然后,利用相机对散斑图像进行采集和处理,提取散斑图像中的相位信息。
根据提取的相位信息进行图像匹配和三维重建。
数字投影散斑技术具有高灵敏度、高分辨率和快速测量等优点,已广泛应用于工业测量、医学影像和计算机视觉等领域。
在传统的双目视觉图像匹配中,由于光照不均匀、遮挡物、质量差异等因素的影响,常常难以实现理想的匹配效果。
而基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术通过引入散斑图像中的相位信息,克服了传统匹配技术的局限性,取得了良好的匹配效果。
具体来说,基于数字投影散斑的双目视觉图像匹配改良技术主要包括以下几个关键步骤。
1. 采集散斑图像利用激光和透镜系统对被测物体进行照射,形成散斑图像。
然后,利用相机对散斑图像进行采集,并将采集到的散斑图像进行预处理,去除噪声和干扰。
2. 提取相位信息接着,利用数字信号处理技术对散斑图像进行处理,提取其中的相位信息。
相位信息的提取是基于散斑图像中的光程差分布,通过分析光程差的变化规律,可以得到散斑图像中的相位信息。
3. 进行图像匹配根据提取的相位信息,利用匹配算法对双目视觉图像进行匹配。
浅谈数字散斑相关测量方法
搜索 的方法进行 了改进 , 利用粗相关与细相关 相结合的方法提高o C・ h 和 asn 较之其他光测力学方法 , 该方法的优点是 :) 1 实验具有非接触 了计算 的速度 , 等对数字散斑相关方法的精度进行 了研究 , 完善 了这种测试方法 性、 无损测试的特点 。2 光路简单 , 以使用 白光作光 源。3 表 面 ) 可 ) M・ St o 处理技术简便 , 直接 从被测物体表 面 自然或人工形成 的随机斑 的理论 ; A・utn等人又从理论 上分析 了亚像素恢 复过程所 可 提出了亚像素恢复等合 理方法。1 8 , rc 9 9年 B uk 点来 提取所需的变形信息。4 对测量环境要求不 高 , 于实现工 带来 的测量误差 , ) 便
的位 移 、 变 。 应
此后 , 一些学者在如何加快相关运算 的速度和提高运算精度
9 3年 P tr ee 首先应用数 字散斑相 标准 , 以此判断在 目标图像 中的子 区是否 与样本 图像 中给定的子 等方面做 了大量 的研究工作。18 关方法进行 了刚体位移 测量方 向的研究 。同年 S t n又 对相关 ut o 区对应。运用一种高效的相关搜索算法 , 获取分析对象 的位移和
但针对钢结 构厂房 , 在浇筑楼板 时, 钢结构主体 已经完成 , 所有的 用, 以减少支模的工程量。
以上是钢结构 常用 的几种 楼板 形式 , 设计 时要针对现场 的实 更大 的作用 。
梁柱构件均可 以作为 支撑 模板 的支 架 , 工时 可 以考 虑 充分 利 际情况综合考虑 , 施 以使 楼板 在结构 的安全性 、 用性方 面能发挥 适 s 预应力空 心板 也 是近 来 钢框 架结 构采 用 较多 的 楼板 形 参 考文 献: P 式, 普遍适用于没有振 动荷 载的结构 ,P板的端部 板底预埋 有钢 [ ] B 5 0 72 0 , s 1G 0 1—0 3 钢结构设计规 范[ ] S. 板与框架梁焊接连接 , 跨度 最大 可达 1 . 2 6m, 由于 S P板可 以采用 [ ]5 G 0 ,P预应 力空心板[ ] 20 S 4 8 s S.
数字散斑相关方法测定混凝土表面位移场
( 二维数 字散 斑 相关 方法 ) 是近 年来 迅速 发展起 来 的
一
种光 力学 测量 技术 。由于具 有非 接触 、 光路 简单 、
全 场测 量等 优点 , 方 法 多 被 用 于对 材 料 或 者 结 构 该 表 面在 外载 或其 它 因 素 作 用下 的变 形 场 进 行测 量 。 随 着计 算机 技术 与 摄像 技术 的发 展 , 字 散 斑 相关 数
Ab t a t Us n g t ls e kl s c r e a i e ho s r c : i g di ia p c e o r l ton m t d,t s p pe e e r h s c c e e t s u u — hi a r r s ' c e on r t e tc be s r a f c f r a i n und rc a ede o m to e ompr s i e l a i e s v o d ng,a r ws t u lfe d d s l c me a fx d r c nd d a he f l—i l i p a e ntm p o ie — to nd y d r c i n o on r t e t c e s r a e Th xp rme t i iat s t t i ia pe kl i n a ie to n c c e e t s ub u f c . e e e i n nd c e ha d g t ls c e
t l— i l s a e e t o n r t u f c he Fu lfe d Dipl c m n fCo c e e S r a e
Fu G u n on a gl g, H e Xi o a a yu n
数字散斑相关方法及应用进展
数字散斑相关方法及应用进展王永红;梁恒;王硕;张浩;杨连祥【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(6)4【摘要】数字散斑相关方法(DSCM)是一种可以测量变形和应变的光学非接触测量方法,其通过对变形前后物体表面的图像进行灰度信息相关计算来获取被测物的力学性能.本文叙述了数字散斑相关方法近年来在国内外的发展动态和应用现状,详细论述了基于自适应遗传算法、智能神经网络方法、小波变换法的一系列新型相关搜索方法.文章指出,近年来,数字散斑相关技术已发展到相对成熟,目前的研究重点是提高测试精度和图像处理速度,而提高散斑图像质量和研究高效的算法是需要努力的方向.【总页数】11页(P470-480)【作者】王永红;梁恒;王硕;张浩;杨连祥【作者单位】合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;美国奥克兰大学机械工程系,密歇根罗切斯特48309【正文语种】中文【中图分类】O436.1【相关文献】1.基于数字散斑相关方法的VCM深冲钢板力学性能评价 [J], 张志城; 从一博; 郭照灿; 张德海2.基于数字散斑相关方法的老化对沥青混合料疲劳开裂的影响 [J], 王岚; 焦子雄3.基于数字散斑相关方法的岩石力学参数反演研究 [J], 吴佳宁; 张敬宗; 宋义敏; 许海亮4.谷物脱粒运动试验系统设计—基于数字散斑相关方法 [J], 王荣先;姬江涛;张旦闻;李心平;卢文涛;赵向鹏5.基于光照不变特征的数字散斑相关方法 [J], 贺志杰;钱鼎;凌小康;宋义敏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
散斑干涉技术在测量中的应用
散斑干涉技术在测量中的应用散斑干涉技术是一种基于光学干涉原理的测量技术,利用光波的干涉现象来实现对物体表面形貌、位移、振动等参数的测量。
该技术具有测量精度高、非接触性强、适用范围广等优点,在工业、科研等领域得到了广泛的应用。
本文将重点介绍散斑干涉技术在测量中的应用,包括表面形貌测量、位移测量和振动分析等方面。
一、表面形貌测量散斑干涉技术在表面形貌测量中具有独特的优势,可以实现对物体表面微小形貌的高精度测量。
通过散斑干涉技术,可以获取物体表面的三维形貌信息,包括表面的高程、曲率等参数。
这对于工件的质量控制、表面质量评估具有重要意义。
在实际应用中,散斑干涉技术常常与数字图像处理技术相结合,利用计算机对采集到的干涉图像进行处理和分析,从而得到物体表面的形貌信息。
通过对比不同时刻的干涉图像,可以实现对物体表面的形貌变化进行实时监测和分析,为工艺控制和质量检测提供重要依据。
二、位移测量散斑干涉技术在位移测量领域也有着重要的应用。
通过测量物体表面的位移信息,可以实现对物体运动、变形等参数的监测和分析。
散斑干涉技术可以实现对微小位移的高灵敏度检测,广泛应用于微位移传感、振动分析等领域。
在位移测量中,散斑干涉技术可以实现对物体表面微小位移的实时监测,具有高灵敏度和高分辨率的特点。
通过对散斑图像的处理和分析,可以获取物体表面的位移信息,并实现对物体运动状态的精确控制。
这对于机械系统的振动分析、结构健康监测等方面具有重要意义。
三、振动分析散斑干涉技术在振动分析领域也有着广泛的应用。
通过对物体表面的散斑图像进行采集和处理,可以实现对物体振动状态的实时监测和分析。
散斑干涉技术可以实现对物体振动的高精度测量,为振动分析和结构动力学研究提供了重要手段。
在振动分析中,散斑干涉技术可以实现对物体振动模式、频率等参数的准确测量,为结构的动态特性分析提供重要数据支持。
通过对散斑图像的时域和频域分析,可以获取物体振动的频谱信息,进而实现对振动源的诊断和分析。
数字散斑相关方法
数字散斑相关方法引言:数字散斑相关方法是一种基于散斑理论和数字图像处理的技术,用于对光学系统的像差进行测量和校正。
本文将介绍数字散斑相关方法的原理、应用以及发展趋势。
一、原理散斑是由于光波在经过不均匀介质时产生的波前相位畸变所引起的。
数字散斑相关方法利用散斑的特性,通过对散斑图像进行相关分析,可以得到光学系统的像差信息。
1. 散斑图像采集需要通过光学系统将散斑图像采集下来。
可以使用CCD相机等光学设备进行图像采集。
采集的图像应包含充分的散斑信息,以保证后续的相关分析准确。
2. 散斑相关分析将采集到的散斑图像与参考图像进行相关分析,得到相关系数图像。
相关系数图像中的亮度分布反映了光学系统的像差情况。
亮度较高的区域表示该处像差较大,需要进行校正。
二、应用数字散斑相关方法在光学系统的测试和校正中有着广泛的应用。
1. 光学元件表面检测数字散斑相关方法可以用于检测光学元件的表面质量。
通过采集散斑图像并进行相关分析,可以得到元件表面的像差信息,从而评估元件的质量。
2. 光学系统像差校正光学系统在使用过程中可能会出现像差,影响成像质量。
数字散斑相关方法可以通过分析散斑图像,定位像差的位置和大小,并进行校正,提高光学系统的成像质量。
3. 光学系统对焦数字散斑相关方法可以用于光学系统的对焦。
通过分析散斑图像的相关系数分布,可以确定光学系统的最佳对焦位置,保证图像清晰度。
三、发展趋势随着数字图像处理技术的不断发展,数字散斑相关方法也在不断改进和完善。
1. 算法优化数字散斑相关方法仍然存在一些问题,如对噪声的敏感性和计算复杂度较高等。
未来的发展趋势是进一步优化算法,提高相关分析的准确性和效率。
2. 自适应散斑相关方法目前的数字散斑相关方法通常需要事先采集参考图像。
未来的发展趋势是研究自适应的散斑相关方法,不依赖于参考图像,能够实时进行像差分析和校正。
3. 多尺度散斑相关方法光学系统的像差通常具有多个尺度。
未来的发展趋势是研究多尺度的散斑相关方法,能够对不同尺度的像差进行分析和校正,提高成像质量。
DIC数字图像相关法的基本测量原理及优势
DIC是一种非接触式的高精度位移、用于全场形状、变形、运动测量的方法,也是现代光测量力学领域内最有应用前景的测量方法。
其应用研究方向,正朝着从常规材料到新型材料的测量,从弹性问题测量到强塑性问题的测量,从常温到高温的测量,从宏观测量到微观测量的趋势发展。
DIC方法在上世纪80年代初被提出,经过30多年众多学者的研究,DIC 技术上已经非常成熟。
这种方法又被称为数字散斑相关法,它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像(散斑图),通过对比材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。
该方法对实验环境要求极为宽松,并且具有全场测量、抗干扰能力强、测量精度高等优点。
其基本测量原理如下图:用于固体材料和结构表面位移、变形和形貌测量的数字图像相关方法(Digital image correlation,DIC)是一种基于数字图像处理和数值计算的非干涉变形测量方法,与其它基于相干光波干涉原理的光测方法(如电子散斑干涉、云纹干涉法)相比,数字图像相关方法具有其明显和独特的优势:1)仅需要一个(2D DIC)或两个数字相机(3D DIC)拍摄变形前后被测物体表面的数字图像,其光路布置、测量过程和试样准备简单;2)无需激光照明和隔振,对测量环境要求较低;3)可与不同时间分辨率和空间分辨率的数字成像设备(如高速摄像机、光学显微镜、扫描电子显微镜)直接结合,因此适用测量范围广泛。
可以说,数字图像相关方法是当前实验力学领域最活跃也最受关注的光测力学方法之一,作为一种灵活、有效和功能强大的变形测量手段,数字图像相关方法在各种材料和结构表面变形测量、力学和物理参数表征以及验证力学理论和有限元分析的正确性等方面获得了无数令人影响深刻的成功应用。
以上就是关于关于DIC数字图像相关法的基本测量原理及优势的介绍,如果想了解更多关于DIC的资料,欢迎咨询武汉中创联达科技有限公司。
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2001 年 1 月 A CTA
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数字散斑相关测量方法的研究与改进3
0 引言
数字散斑相关测量方法是 80 年代由日本
I1Yam aguch i 和 美 国 南 卡 罗 来 纳 大 学 的
1 2 W 1H 1Peter 和 W 1F 1Pan son 等人独立提出的 1
该方法通过对变形前后物体表面的两幅散斑图进 行相关处理来实现物体位移和变形的测量, 是一 种计算机辅助的光学测量方法 1 数字散斑相关测量法通过 CCD 摄象机和计 算机摄取物体表面的图象并处理数据, 与以往的 干涉计量法相比具有光路简单、 对测量环境要求 低、 自动进行数据处理等优点, 可以进行全场、 非 接触测量 1 但是为了寻求相关最大点, 需要进行 大量繁琐重复的相关运算, 使得计算量非常庞大, 处理数据的过程相当慢 1 而且环境、 光源等因素 的影响使得噪音引入散斑图, 影响相关搜寻的准 确性, 可能会造成误判, 给相关测量的精度带来影 响 1 由于这些原因的存在, 直接制约了数字散斑 相关测量方法的实际应用 1 本文在大量实验的基础上提出了一种快速相 关搜索的算法, 大大提高了测量的速度, 并通过大 量的实验比较与分析, 总结出能有效抑制外界因 素的影响、 提高快速相关搜索可靠性的方案 1
56 光 子 学 报 30 卷
动, 重复以上的步骤, 直到找到相关函数的峰值点1
u = x ′ - x v = y ′ - y 上述搜索方法对所需搜寻区域的相关系数不 作逐点计算, 而是根据搜寻过程中的实际需要来 决定是否需要计算相关系数, 而且每一次移动都 是朝着该点附近相关系数增大最快的方向 1 与二 维逐点搜索法相比, 无疑可以大大地减少计算量1 但实验中, 我们发现相关系数分布的单峰性 具有局域性, 大量的实验表明, 在相关系数的最大 值附近 5×5 个象素内是可以保证良好的单峰性, 但由于散斑分布的随机性, 不能排除在远离最大 值的地方 ( 大约 5 个象素之外) 会出现一些小的峰 值点, 如表 4 所示, 取两幅散斑图进行相关运算, 以相关系数最大值为中心的 13 ×13 个点的相关 系数的分布有三个峰值点, 一个大的主峰和两个 小的次峰 1 这样用上述算法可能会出现误判, 直 接影响测量精度 1 因此必须对上述算法做进一步 的改进 1
图 2 c0、 c1、 c2、 c3、 c4、 c5、 c6、 c7、 c8 九点的示意图
F ig. 2 T he schem a tic diagram of n ine po in ts
若 c0 不仅大于 c1、 c2、 c3、 c4 , 而且大于 c5、 c6、 (x ′ ) 为中心的 3 × 3 的单元里 , y′ c7、 c8 , 则在以 P ′ (x ′ ) 点的相关系数最大, 由相关系数分 内, P ′ , y′ 布的单峰性可知, 该点即是相关函数的峰值点, 于 是便可以求得被测点 P 点的位移量
3
3
6 6 6 6
m
m
m
f (x i , y i )
3 3 g (x i , y j )
i = 1j = 1 m
- 2
i = 1j = 1
分母分别为子集 A 和子集 B 的均方根, 分子为 A 和 B 之间的相关矩 1 我们可以通过搜索相关系数 c 的峰值来确定 待测点 X 方向位移 Λ 和 Y 方向的位移 v 1
幅散斑图, 经模数转换得到两个数字灰度场, 对两 个数字灰度场做相关运算, 找到相关系数极值点 得到相应的位移或变形 1 由于散斑分布的随机性, 散斑场上的每一点 周围的一个小区域中的散斑分布与其它点是不一 样的, 这样的小区域通常称为子集 1 散斑场上以 某一点为中心的子集可作为该点位移的信息载 体, 通过分析和搜索该子集的移动和变化, 便可以 获得该点的位移 1 取 P 点为待测点, 以 P 为中心取子集 A , 其 大小为 m ×m 个象素, 当靶面发生位移或变形后, 子集 A 移至子集 B 的位置 1 由统计学知, A 与 B 这两个样本空间的相关系数取得最大值 1 因此我 们可以根据相关函数的峰值以确定子集 B 的位 置, 由子集 B 的位置即可确定 P 点变形后的位 置, 从而得到该点的位移 1 这就是数字散斑相关 测量的基本原理 1 由概率与统计理论, 子集 A 和子集 B 的相关 系数为 C=
由上表看出, 峰值点附近相关系数的分布具 有良好的单峰性, 图 1 是位移为 3 个象素的相关 系数立体显示 1
图 1 表 2 的三维显示
F ig. 1 T he disp lay of tab le 2
本文提出的快速搜索方法正是基于相关系数 分布所具有的良好的单峰性 1 在靶面变形前的散 斑图上取待测点 P (x , y ) , x 、 y 为整数, 以 P ( x , y ) 为中心取子集 A ( 大小为 m ×m 个象素) , 然后在 靶面变形后的散斑图对应的位置上取匹配点 P ′ (x ′ ), 令 x′ , y′ = x, y′ = y; 以 P ′ 为中心取子集 B ( 大小也为 m ×m 个象素) 1 计算两子集的相关系 数 ( 为方便简称为 P ′ 点的相关系数) c0 , 同样再取 点的前后左右四点 P 1、 P′ P 2、 P 3、 P 4 作为匹配点 与 P 点进行相关运算, 得到四点的相关系数 c1、 c2、 c3、 c4 , 如图 2 所示 1 (x ′ ) 比较 c0、 , y′ c1、 c2、 c3、 c4 的大小, 并使 P ′ 点向相关系数取最大值的方向移动, 然后再比较 (x ′ ) 点向相 它周围四点的相关系数, 再使 P ′ , y′ 关系数取最大值的方向移动, 重复上述的步骤, 直 (x ′ ) 点的相关系数取得最大值, 再比较 到P′ , y′ (x ′ ) 点与对角线上四点的相关系数 c0、 , y′ P′ c5、 (x ′ ) 点是否为峰值1 , y′ c6 、 c7、 c8 的大小, 以确定P ′
2 数字散斑相关测量方法的改进
通常数字散斑相关分析的基本步骤就是采用 式 ( 1) 在相关搜寻区域逐点计算相关系数, 然后搜 索相关函数的峰值 1 由于每计算一点的相关系数 都需要进行多次加法操作, 整个过程计算量非常 庞大, 要花费大量机时, 为了提高测量速度, 我们 提出一种新的搜索方法 1 通过一系列的实验, 对整象素逐点搜索, 得到 对应不同位移量, 以峰值点为中心 9×9 个点的相 关系数, 如表 1 ~ 3 所示, 其中黑底粗体字是相关 系数的峰值 1
6 6
3 2 [g (x 3 i , y j )- g ]
i = 1j = 1
( 1)
国家 863 计划资助项目 收稿日期: 2000204224
1 期 孙一翎等 1 数字散斑相关测量方法的研究与改进
55
式 中 f ( x i , y i ) 表示子集 A 中某一点 ( x i , y i ) 处的 3 3 3 灰度值, g ( x 3 i , y j ) 表示子集 B 中一点 ( x i , y j ) 处 的灰度值, x i = x i + u , y i = y i + v ; f 和 g 分别为 子集 A 和子集 B 的平均灰度, 即
表 1 位移为 0 的相关系数
01144 01191 01228 01223 01198 01186 01172 01142 01118 01151 01224 01276 01311 01363 01411 01384 01280 01192 01151 01246 01340 01471 01623 01678 01565 01369 01224 01153 01273 01439 01682 01886 01858 01628 01376 01204 01154 01308 01552 01848 11000 01850 01560 01319 01153 01148 01333 01611 01855 01886 01677 01429 01251 01109 01132 01319 01552 01680 01622 01458 01319 01207 01102 01103 01246 01384 01418 01359 01298 01255 01187 01123 01057 01131 01183 01194 01191 01205 01197 01153 01141
(x ′ ) 向最大值移 若 c0 并不是最大值, 则使 P ′ , y′
表 2 位移为 3 个象素的相关系数
01106 01165 01212 01217 01209 01212 01195 01143 01108 01095 01180 01243 01308 01392 01443 01397 01276 01189 01083 01188 01303 01479 01658 01691 01555 01362 01229 01079 01211 01411 01691 01890 01829 01600 01375 01222 01082 01254 01529 01827 01948 01792 01539 01341 01186 01089 01290 01573 01790 01802 01628 01441 01299 01158 01091 01278 01491 01595 01553 01448 01365 01271 01153 01075 01202 01314 01351 01333 01322 01309 01239 01155 01035 01086 01126 01158 01191 01230 01226 11173 01146
1 数字散斑相关测量的基本原理
数字散斑相关测量法的基本测量过程为由 CCD 摄象机记录被测物体位移或变形前后的两