光镊系统中一种亚像素位移测量方法研究

光镊系统中光阱刚度系数的快速、准确、高精度测量是光镊进行粒子定量操控的关键因素。本文给出了一种利用数字图像相关匹配的方法实现亚像素的位移测量。为提高测量精度,此方法在捕获过程中采集多幅图像并以相邻前一幅图像作为模板去匹配下一幅图像,以此类推,最后将每个增量位移场叠加作为最终的位移,同时在亚像素计算时采用较高精度的梯度法;为了提高计算速度,在整像素点匹配时,采用了动态阈值序贯相似法。最后,通过模拟仿真实验,对此算法的有效性进行了验证,结果表明本算法比普通亚像素算法快1~2倍。     

基于点扩散函数的理想亚像素边沿生成方法

针对数字成像系统无法提供精确亚像素精度图像的现状,提出了一种生成理想图像的方法,解决了亚像素定位算法评价过程中需要的高精度图像源问题.首先根据光学成像系统模型CCD采样理论以及圆孔衍射理论建立以二维高斯函数为核的点扩散函数(PSF);然后生成待测试的模拟量的理想边沿图像,将各个像素分割成N*N个子像素,以几何方法计算出各数字化的子像素;再将PSF作用于该图像得到确定边沿的数字理想图像.实验研究表明,与邻域平均方法相比,所提方法生成图像边沿过度平滑更接近实际物理成像.     

基于DIC的预应力节段拼装桥墩变形成分分析

目的 研究预应力节段拼装桥墩整体变形成分及组成,为该类桥墩变形能力及抗震性能分析提供参考。方法 在拟静力试验基础上,基于数字图像相关法(DIC)对配置不锈钢和普通耗能钢筋的预应力节段拼装桥墩的变形分量进行量测计算,并分析节段拼装桥墩整体变形组成。结果 节段拼装桥墩整体变形中底接缝转动占比从最初的40%左右可达最后的85%;第二接缝也存在转动,在试验的后期占比可达到5%～10%;节段拼装桥墩弯曲变形及接缝滑移变形对墩顶位移影响随位移角增大而减小,前者占比分别从15%降至5%,后者从10%降至约5%;剪切变形对墩顶位移影响随位移角增大基本可以忽略。结论 节段拼装桥墩墩顶位移主要由接缝转动贡献,其他变形成分与接缝转动相比影响较小。     

6016铝合金变形应变场研究新方法

以6016铝合金为研究对象进行等速拉伸实验,使用数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)对铝合金的拉伸过程进行定性表征,实验研究全应变场变化,并进行断口组织观察。采用多相机DIC系统得到了6016-T4铝合金的成形极限(Forming Limit,FL),定位了时间-应变关系曲线中的FL。     

改进的二维最优信息扩散方法

对原有的受单个参数控制的二维信息扩散方式作了改进,通过构造一个概率扩散模型导出了一个由3个参数控制的扩散函数,在此基础上根据实际情况建立一个准则,最终得到一个信息扩散的参数优化数学模型.实例表明在小样本的情况下,该最优信息扩散方法能够取得更加理想的结果.     

基于数字相关法初始值优化的微悬臂梁弯曲变形与应变测量方法

提出了一种基于数字相关法初始值优化的微悬臂梁弯曲变形与应变测量方法.基于放大的微悬臂梁表面的纹理特征,在尺度空间内进行特征点的测量与匹配,在特征点处进行高阶的数字相关法计算以得到变形参数;将特征点处的变形参数进行二维插值运算以得到任意像素点处变形参数的初始值;采用牛顿拉普森迭代方法计算在特定网格点处的变形参数,进而得到网格点处的位移和应变.通过仿真变形图像的计算结果来确定数字相关法的设定参数,对实际的微悬臂梁变形图像进行应变场计算,并与有限元法的计算结果进行比较,以验证所提出方法的有效性.     

基于数字图像相关理论的非接触式结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

考虑力学约束的核石墨表面变形场测量研究

准确地测量核石墨表面变形场对研究其力学性能具有重要意义. 基于子区的数字图像相关（DIC）方法无法准确地获取试件边界的变形信息,测得的变形场不具有空间连续性,无法反映出核石墨表面真实的变形规律. 为了提高变形场的测量精度及实现边界变形测量,发展了一种考虑力学约束的DIC方法（MC-DIC）,该方法采用了具有空间连续性的8节点等参单元网格,基于子区DIC计算得到的信赖点对变形场进行空间重构. 结果表明:MC-DIC在测量非均匀复杂变形场时具有更高的测量精度,可以更准确地反映出核石墨试件受载下的全场变形状态.      

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

散焦含噪图像的点扩散函数估计与边缘检测

针对机器视觉中图像模糊的原因,采用广义高斯函数描述点扩散函数（PSF）,建立边缘扩散模型,从一幅图像所含的多条边缘中提取样本,依据提出的整合准则从全部样本的估计结果中计算整幅图像的PSF,利用最优求解的概念,在最小二乘近似下实现PSF及亚像素级边缘位置的最佳估计.实验结果表明,由于获得了图像对应的PSF最佳估计,因此边缘检测具有比较高的抗噪性能,在边缘亚像素检测基础上完成的尺寸测量误差小于0.5%.     

宣纸湿变形与装裱书画品质关系研究

装裱书画的大部分病害均与\"力\"有关,但书画装裱中的力学行为研究是一个空白.宣纸是书画装裱的主要材料,当宣纸含水量发生变化时,其尺寸会发生一定的变化,这种变形会影响装裱效果,变形过大会影响材料的稳定性和装裱的品质.为此使用数字图像相关法(digital image correlation)测量了单层宣纸和双层托裱样品的湿...     

一种基于图像处理的亚像素测量方法

该文提出了一种基于图像处理的像素灰度值加权平均法的基本原理及计算公式,通过该方法可以有效地测量图像亚像素级精度移动．同时,还分析了影响该方法的测量误差的因素,并利用实验来验证其有效性．     

一种对薄板焊接全场变形的图像测量方法

为解决焊接过程中由于高温高亮而使焊件变形难以测量的问题,采用改进的数字图像相关法和双目立体视觉对金属薄板焊接全场变形进行测量。对弱相关图像匹配的解决方法和数字图像相关的算法进行分析,并通过去噪和分段基准保证弱相关图像的正确匹配：首先,使用高斯平滑对原始图像进行去噪处理,消除焊接强光干扰;然后,采用分段建立基准的方法解决了焊点区域因散斑质量下降而出现的难以匹配的问题。对Newton-Raphson算法的二阶梯度矩阵进行简化,提高相关计算的速度。在测量实验中,首先对板料表面进行预处理与散斑制备,然后在氩弧堆焊(TIG)过程中利用高速相机拍摄板料焊接及冷却自由变形的全过程,最后计算所有图像中变形点的位移,获得板料特别是焊缝区的全场变形数据。研究结果表明：将此方法应用于焊接变形测量,能得到整个焊接过程中任意点的变形曲线,并且可在高温焊缝区获得准确的变形趋势。测量结果可用于分析影响焊接变形的因素,进而对焊接变形实施控制,也可用于检验焊接变形数值模拟方法的正确性。     

基于3D-DIC方法研究内爆作用下金属圆柱壳体的动态变形特征

针对爆炸容器动态变形的研究,传统方法是采用电阻应变片对某一点的变形进行测量,这种“点应变”测量不能得到结构动态变形的全场数据,并且爆炸产生的带电气体对应变片干扰较大.为克服电阻应变测量的不足,采用双目立体成像的原理对内爆炸载荷作用下的金属壳体动态变形进行测量.获得了直径210 mm、壁厚2.5 mm的金属圆柱壳体在不同TNT当量（20,60,80,100 g）的全场变形.分析壳体的动态变形,拟合了环向、轴向变形和挠度的经验公式,为金属圆柱壳体结构的抗爆设计提供理论依据.     

基于光流追踪技术的变形位移测量方法

提出一种基于金字塔Lucas Kanade光流跟踪技术的变形位移测量算法. 该算法通过检测变形前图像的角点, 先利用金字塔Lucas-Kanade算法在变形图像中搜索其匹配点, 再经计算求得变形位移值. 实验结果表明, 该算法进行变形位移测量时精度高、 稳定性好.     

大变形测量数字图像的种子点匹配方法

针对数字图像相关方法中的大变形测量难题,提出了一种数字图像的种子点匹配方法.对于连续变形的图像系列,将图像子区划分后,选取其中任一子区作为种子点并进行相关匹配,根据相邻状态变形的连续性,提出了一种改进的整像素搜索方法,可保证种子点在大变形情况下仍能匹配成功.当种子点匹配完成后,根据同一状态相邻点变形的连续性,利用种子点的相关参数计算其4个邻近点的相关参数初值并完成匹配,按照同样的方法依次向外扩散,直至所有的点匹配完成.通过刚体旋转和单向拉伸实验表明,对于40°旋转图像的位移场以及高达113%的钢试件大变形,测量结果良好,具有较高的精度,证明了该方法的有效性.     

变形Bessel函数与高阶双转点的方程

本文运用变形Bessel函数这一工具,研究一类带双转点的方程∈y″+(x—a)~m(b—x)~nf(x)y′+(x—a)~(m-1)(b—x)(N-1)g(x)y=0,0相似文献   

单幅相位图的二维位移分离技术与图像处理

提出了利用单幅电子散斑物体变形相位图分离二维分量的方法.传统电子散斑干涉技术测量得到的是物体变形的混合相位场.当物体具有对称变形时,可通过图像处理的方法,获得二维变形的分量值.利用三点加载的简支梁进行了实验,给出了实验结果,验证了该方法的正确性,该方法保持了传统电子散斑干涉系统的简单、稳定、便于应用的优点,并进一步得到了二维场分量的信息.     

二维“液态”等离子体晶格的分析

为了研究二维等离子体晶格的结构和动力学特性, 在射频等离子体环境下进行了一组实验. 以一次实验所得到的等离子体晶格的数据为基础, 计算出径向分布函数、角相关函数和平均平方位移. 通过对3个函数曲线图的分析, 发现角相关函数随晶格间距的增加呈振荡减小的趋势与e^−r的曲线拟合的结果基本一致; 平均平方位移随时间单调增加; 结合径向分布函数随晶格间距的变化规律, 可以得出此二维等离子体晶格处于“液态”. 文中内容和采用的方法对研究凝聚态物理和胶体物理有一定帮助.