数字散斑的仿真建模与变形场测量

合理构建像面散斑的数字模型,可以精确产生位移和变形场的数学仿真散斑图,为求解亚像素位移或变形的算法研究构建一个软件分析平台. 从物体粗糙表面的随机分布出发,基于光学成像系统高斯点扩散函数模型,构建了像面散斑的成像模型,对变形前后的随机表面产生的像面散斑进行了模拟和变形场计算. 提出在找相关峰值时用局部区域进行搜索,减少了运算时间,避免了相似峰的出现.     

单目CCD离面位移测量

以针孔成像原理为基础,利用结构表面的离面位移与所成图像中散斑颗粒的应变的线性对应关系,通过计算散斑应变场的方法来计算结构表面的离面位移场,对其理论进行数字模拟分析.数字模拟结果表明,该方法可进行离面位移场测量,测量精度高,与理论相符.还用该方法进行了离面位移试验,试验结果及分析表明,噪音对该方法的影响很小,离面位移测量精度为毫米,可应用于土木工程结构试验中.     

高温条件下物体面内位移的非接触式检测

应用数字图像相关方法对高温条件下物体面内位移场进行快速、高精度测量.采用532 nm面阵激光作为照明光源配合532 nm窄带滤波与可调式衰减片组成的光学处理系统,很好地解决了高温情况下成像难题.介绍了人工散斑的制作方法,采用耐1000℃高温的高温墨作为散斑的制作原料,制作了可在1000℃高温情况下清晰的利于图像相关计算的散斑图.搭建了高温条件下物体面内位移的检测系统,分别做了常温下亮度不同的千分尺移动位移检测实验和喷灯对钢板持续局部加热到1000℃热变形场的测量实验.实验结果证明本系统具有抗干扰能力强、计算精度高以及便于实现的优点,可用于常温及高温条件下物体位移或变形场的测量.     

显微像面全息散斑照相分离术及其应用

提出了用显微像面全息散斑照相分离术测量裂纹尖端三维位移场的新技术，该方法用两张全息干板分别放置于两个分离的像面上同时记录像面全息和散斑图．由于记录散斑图的底片不受参考光的影响，因此可以获得高对比度的散斑杨氏条纹图，这为条纹图的自动分析处理奠定了基础．把此方法与放大技术相结合，测试了裂纹尖端约２ｍｍ２范围内的弹塑性三维位移场及塑性区．     

电子散斑干涉离面位移场的调制与解调技术

利用电子散斑干涉技术物体的变形场进行定量测量．通过偏转参考物体法,实现散斑离面位移场的空间载波调制;结合傅里叶变换法解调,仅需一或两幅条纹图就可得出全场离面位移分布．理论分析与典型实验比较。表明该方法是可行的．     

用像面全息散斑干涉法测裂纹尖端三维位移场

提出了显微像面全息和散斑干涉分离术测试三维位移的新方法,并应用该技术对裂纹尖端附近的位移及应变场进行了测试和计算。此外,还提出了一种再现像面全息的简单而有效的方法。     

显微像面全息散斑照相分离术及其应用

提出了用显微像面全息斑照相分离术测量裂纹尖端三维位移场的新技术。该方法用两张全息干板分析放置于两个分离的像面上同时记录像面全息和散斑图。     

像平面散斑场相位差的统计性质

运用弱散射体产生的部分显现散斑场相位差自由标准偏差的近似表达式，计算和分析了由单会聚透镜成像产生的像平面部分显现高斯散斑场相位差的自由统计性质。     

基于数字散斑自相关技术的微位移测量

通过散斑照相实验,得到粗糙表面在激光照射下的散斑场,移动粗糙表面,记录位移前后的散斑图像,利用数字散斑相关方法分析散斑图像,即可确定粗糙表面的位移。理论分析和实验结果表明,数字散斑相关技术可以很好地实现测量带有粗糙表面物体的微小位移,精度可达微米级。     

基于电磁场积分方程数值求解法的光学近场散斑及其一阶统计特性

从简谐光波满足的Helmholtz方程出发, 将由Green定理得到的介质分界面上光场的积分方程转化为以表面上的光场及其导数为未知量的线性方程组, 并对其进行数值求解, 实现了介质分界面上光场的严格数值计算. 对光波经随机自仿射分形表面散射后在近场光学区域内产生的光强进行计算, 研究了近场散斑的传播特性以及对比度和光强概率密度函数的演化特性. 近场区域内的散斑与传统衍射区和成像系统中散斑场的特性具有很大的不同: 散斑光强分布中具有局域起伏, 并且这种起伏在经过一个波长的起伏后消失；对于较小的横向相关长度的表面, 散斑对比度在近场区域附近达到饱和值, 而散斑场也接近Gauss散斑. 当表面的横向相关长度较大时这种转化则比较缓慢.     

基于小波域MRF模型的SAR图像分割

针对存在严重斑点噪声的合成孔径雷达(SAR)图像的分割问题,提出了一种基于小波域马尔科夫随机场(MRF)模型的算法.该算法综合利用了隐含马尔科夫树的相关邻域信息和图像的多分辨率描述的信息,将期望最大化用于先验概率分布参数的估计,采用最大后验准则来进行图像的分割.通过对SAR图像的分割实验表明,该算法可有效去除斑点噪声的影响,并能在准确分割目标的同时保留目标的细节信息.     

透明土土体变形测量系统中激光散斑图像的获取

透明土试验技术实现了土体内部可视化,其变形测量的获取目前多通过与透明土相适应的透明土土体变形测量系统进行。该系统利用片状激光实现了对透明土的内部切片观察,通过获取激光散斑图像结合图像处理方法分析得到土体变形的情况。但是该系统在获取散斑图像时并没有考虑到激光在透明土试样内的散射特点及其对散斑图像的影响,存在一定的局限性。对此,通过对透明土中激光散射现象进行观测,归纳了透明土中激光散射的特点,并就激光散斑图像获取进行分析改进,同时应用图像处理技术解决了图像获取过程中可能产生的变形问题。     

摄影测量与图像识别在滑坡位移监测中的应用

获取地表的变形位移信息对于滑坡灾害监测预警具有重要意义。本文基于摄影测量和图像识别技术提出了一种滑坡表面三维位移辨识方法,通过建立室内滑坡模型,模拟滑带渗水软化与堆载共同作用下滑坡的形成,利用MATLAB软件作为处理平台对获取到的坡体表面图像数据进行三维位移识别,并与全站仪的测量结果作了精度对比验证。试验结果表明,在滑带渗水和堆载的双重作用下,滑坡经历了缓慢蠕滑、上部压缩、整体滑移直至破坏的孕育演化过程,提出的三维位移辨识方法对于滑坡模型在各个变形阶段的三维位移变化均具有较高灵敏度,可识别毫米级的微小位移。利用本文提出的三维位移辨识方法不仅可以精准识别滑坡不同变形阶段的表面三维位移,还可以根据标识点的空间位移结果确定滑坡表面变形位移方向,分析滑坡的变形破坏情况。     

散斑载波法的图象处理

本文提出了散斑载波法的图象处理方法。针对带有方向性的各种散斑条纹图,设计了一种简单、迅速的空间滤波器,以消除斑点效应,并用计算机实现了条纹倍增。通过一个实例,说明了散斑载波图的采集、处理、计算全过程,并验证了结果的正确性。     

数字散斑相关方法在实验力学中的适用性

数字散斑相关方法是近些年来新兴的一门利用图像处理技术来计算物体的位移及变形的方法,具有全场测量、非接触、光路相对简单、测量视场可以调节、不需要光学干涉条纹处理、可适用的测试对象范围广、对测量环境无特别要求等优点,对此利用3个基本的实验,刚体平动、橡胶材料拉伸、三点弯梁实验,验证了数字散斑相关方法在大位移及变形测量中的适用性.     

装配式钢混组合梁全息图像拼接方法试验研究

针对传统桥梁监测方法存在测点数量有限的问题,提出一种通过摄影测量手段获取桥梁全息几何形态信息的方法,以进行对全桥任意点变形监测。首先采用形态图像数据采集系统获取试验梁具有重复区域连续照片,然后基于改进后SIFT算法对连续图片进行拼接可得试验梁全息图片,进而获取试验梁全息几何形态,最后基于全息形态位移信息追踪算法提取试验梁各工况下的全息变形曲线。通过与传统位移计测量结果和基于SIFT算法拼接而得位移结果进行对比发现：基于改进后SIFT算法实现的拼接图像包含信息丰富,可为大尺度结构大视场应用情况下全息几何形态监测奠定基础。     

基于移动最小二乘拟合的数字图像相关应变测量

为了应用数字图像相关方法得到可靠的位移场,本文提出应用移动最小二乘法对含噪声的位移场进行拟合,进而得到可靠的应变场。对原有的十字搜索算法进行了改进,实验表明改进后的搜索算法效率更高。用数字模拟实验验证了程序计算正确性,并说明能够应用该方法得到可靠的应变。并进行了复合材料板拉伸试验,复合材料平板实验计算结果和应变电测法得到的结果进行了对比,实验表明两种测量方法得到的结果相吻合。     

提高超声图像分辨率的空间域滤波方法

现代医用Ｂ超，无论是线扫或是扇扫的，所获得的超声图象通常都包含两部分信息：一部分是反映组织结构的有用信息，或称为组织纹理（Ｔｅｘｔｕｒｅ）；另一部分是由于分辨元内各散射子散射波的随机相位叠加、仪器自身因素等产生的随机噪声，或称为斑纹噪声（Ｓｐｅｃｋｌｅ），它掩盖了图象灰度级间的细微差别，降低了图象的分辨率和对病灶的识别，本文提出一对斑纹噪声的抑制方法，根据斑纹噪声产生机理及统计特住，设计一种二维自适应滤波器对图象各局部区域的噪声偏离完全随机斑纹噪声的程度进行自适应滤波．结果表明，本方法能对斑纹噪声进行有效的平滑和抑制，并能较好地保留组织的有用信息。     

基于光照不变特征的数字散斑相关方法

边坡问题是中外工程建设中的主要工程地质问题之一,准确、可靠的边坡变形监测方法对预防滑坡灾害起着至关重要的作用.将数字散斑相关方法应用在边坡变形监测中,可以快速得到准确的边坡位移场信息,具有操作简单、非接触式等优点.但是在野外测量环境下,光照变化对图像的灰度唯一性产生了较大影响,从而导致测量精度的下降.在数字散斑相关方法求解边坡变形场的基础上,使用局部敏感直方图替换原始图像对应位置的灰度值,作为图像的光照不变特征,克服了光照变化对图像灰度信息的影响,并通过数值模拟实验对算法精度进行验证.实验结果表明,该方法大幅提高了边坡变形计算精度,为研究边坡破坏机理和发展过程,提供了一种经济有效的监测方法.     

古建筑彩绘梁整像素位移自适应搜索解算方法

通过在构件表面喷涂均匀散斑并拍摄变形前后的图片,采用数字图像相关法（DIC）可实现构件位移的非接触式测量. 针对古建筑木梁彩绘图案灰度不均,导致传统DIC在整像素位移解算时识别效果差、计算效率低的难题,提出修正的自适应十字模式搜索法（IARPS）进行整像素位移解算. 首先,预估第一个搜索点的搜索半径,在该半径内进行穷举搜索;然后引入自适应十字模式算法,通过小菱形搜索实现整像素位移的解算. 采用散斑图模拟位移及装饰有彩绘图案的木梁压弯实验,将IARPS与DIC中常用粗-细搜索算法进行对比,结果表明,IARPS方法能有效克服粗-细搜索算法局部计算不精确的缺陷,且IARPS的计算效率可提高71.6%,为将DIC应用于古建筑彩绘梁的非接触式位移测量提供了一种新的解算方法.