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.     

数字图像相关的多尺度图像子区匹配算法

数字图像相关(DIC)是一种测量固体表面位移和应变的非接触式光学实验方法,其关键步骤是基于图像子区的图像匹配算法,但是图像子区的选择仍然是一个难题,过大或过小的图像子区都会对测量精度不利,为此,本文提出一种基于多尺度图像子区匹配的算法,利用权重函数族调整图像子区内各个像素点对图像子区相关性的贡献,使图像子区的边界完全变得模糊,实现动态调整图像子区大小,更加合适大形变或不连续形变的表面.实验结果表明,本文方法能够得到令人满意的测量效果,模拟实验中测量位移的相对误差仅为1.6%和2.8%;真实实验进一步验证了本文方法在材料表面发生不连续形变时能够有效监测到位移和应变的变化.     

数字图像相关中的裂纹变形测量方法

为了解决传统数字图像相关法(DIC)对变形较大的裂纹边缘测量时出现的裂纹底色导致匹配相关性差、测量精度低的问题,提出一种引入高斯加权系数的裂纹边缘变形测量方法。该方法首先根据灰度梯度平方和比较算法自动调节匹配子区的高斯中心点位置;然后,通过恒定位移填充模拟试验确定高斯加权系数中高斯标准差的适用范围;最后,对传统DIC的相关系数进行高斯加权,得到新的相关系数。将所提方法与传统DIC方法和种子点方法分别应用于数字散斑模拟图像的刚体平移试验和Q235试件单向拉伸试验,测量开裂过程中图像的位移,结果表明:传统DIC测量方法不能得到完整的裂缝边缘区域的位移场,而所提方法能够准确测量出完整的裂缝区域的位移变化;传统DIC方法的测量精度仅为0.05像素,而所提方法的测量精度可达到0.01像素;所提方法在高斯标准差为1～6.5像素范围内具有最佳的匹配精度。     

SAR图像与光学图像多子区鲁棒匹配算法

提出了一种新的低空机载合成孔径雷达(SAR)图像与卫星光学图像的多子区匹配算法.算法中,依据SAR图像噪声特性,提出了用于SAR图像边缘提取的基于小波包变换的改进断面检测法.匹配中将低空SAR图像分为多个子区,利用子区影像频谱直方图等特性参量判别其可匹配性,并用各子区位置分布关系约束匹配结果.匹配搜索策略为基于提升小波的金字塔分层搜索.用低空SAR图像与SPOT-5卫星光学基准图进行了实验,结果表明该方法的有效性.     

利用分形维数实现亚像素图像匹配

图像匹配是图像分析领域中的一个很重要的研究内容.图像相关性的研究是提高图像匹配精度的关键,分形由于具有自相似这一重要特征在充分利用图像相关性方面独具潜力.本文提出了一种基于分形维数的亚像素图像匹配算法,该方法通过在被匹配图中遍历搜索模板子区和对子区进行次子区划分,采用最优盒计数法求取模板子区和搜索子区中次子区的分形维数,根据统计相关性原理找到相似性最大位置,然后利用分形插值法将匹配点定位到亚像素级,实现高精度的图像匹配.实验证明,该方法具有良好的匹配效果.     

岩土材料CT图像的数字图像相关法

为探索实现数字图像相关法对岩土材料CT图像的分析计算,借助可进行原位单轴压缩的CT扫描实验系统,实时记录了石膏试样在不同应力水平下的CT图像,比较了采用不同相关系数、不同子区大小进行图像相关计算时的搜索匹配精度.针对子区线性小变形特点,利用最小二乘拟合得到位移场表达式,求导得到应变场,提高了应变计算的精度.分析结果反映了岩土材料内部非均匀变形的特征,揭示了单轴压缩下张拉破坏的特征.研究结果表明:采用数字图像相关法可以利用岩土材料CT图像求得其内部变形场.研究结论为提高求解效率和精度提供了参考.     

基于数字散斑相关方法的微位移测量

介绍了数字散斑相关方法的基本原理,利用模拟散斑图分析了3种常用亚像素算法的性能.根据数字散斑相关方法测量微位移的特点,采用爬山搜索法进行整像素搜索,采用计算量小、计算精度高的基于梯度的算法进行亚像素搜索.利用千分表和数字散斑相关方法对有机玻璃梁试件三点弯曲中心挠度进行了测量,并与有限元计算结果进行了比较.结果表明,数字散斑相关方法测量微位移的实验系统是可靠的,在此基础上测量了试件加载位置附近区域的全场位移.     

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.     

基于小波多级分解的数字散斑相关搜索方法

为提高数字散斑相关方法(DSCM)的测量精度和计算速度,提出一种基于小波多级分解的数字散斑相关搜索方法。该方法利用二维离散正交小波技术对图像滤波去噪同时进行多级分解,从最低的一级开始进行相关搜索计算,然后逐级回溯。与传统的相关搜索方法相比,该方法可提高运算速度至少1个数量级并提高测量精度,有更强的适用性,可以对大位移、有噪声的图像进行数字相关位移场的处理。     

基于局部处理的X射线图像裂纹缺陷自动检测

研究了X射线图像裂纹缺陷自动检测问题.首先根据裂纹缺陷特征及位置信息提取感兴趣区域,使检测到的缺陷区域准确地包含实际缺陷;然后提出了一种结合局部方差和局部直方图均衡化的图像增强方法,实现了图像的对比度增强,使裂纹缺陷肉眼可见;接着利用阈值分割和形态学方法对裂纹缺陷进行分割提取;最后根据裂纹缺陷的几何特征实现了裂纹缺陷的检测.实验结果表明:相比于仅利用局部方差或局部直方图均衡化对图像做一次对比度增强,此方法能有效增强缺陷特征,更利于缺陷检测.     

边界元分区处理的并行算法

本文提出了边界元分区处理的并行算法。该算法由多个CPU并行地对各区进行静凝聚,并串行组集和求解界面方程,最后并行返回各子区求解内点应力和位移。     

基于螺线拟合的高精度接触角测量方法

液滴在表面上的接触角是表征材料表面性能的重要参数,在流体力学、表面化学、医学等学科中具有重要应用。高精度的接触角测量与三相接触点的准确定位和拟合曲线的吻合程度密不可分,因此提出一种新的接触角测量方法。首先,基于Harris角点检测算法实现液滴三相接触点的自动检测,通过角点间的距离进行筛选,在筛选出角点的基础上进行亚像素角点检测,得到精确的三相接触点的位置。其次,针对多项式曲线拟合疏水和超疏水液滴轮廓不准确的问题,使用对数螺线和阿基米德螺线对液滴轮廓进行拟合,并求出拟合曲线在三相接触点处的切线,得到准确的接触角测量值。最后,对多幅液滴图片进行测量验证,结果表明本方法不仅适用于测量静态接触角,还适用于测量动态接触角,且接触角自动测量结果与电子量角器测量结果基本一致。     

数字散斑相关方法的建筑力学分析应用研究进展

 数字散斑相关方法,作为固体材料表面变形测量方法,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,与其他变形测量方法相比,具有灵敏度高,测量准确等一系列独特的优越性,在建筑工程变形测量及力学分析中得到较快的发展。本文阐述了数字散斑方法的基本原理,重点综述了数字散斑方法在混凝土、沥青材料、硅酸盐水泥、复合材料、负泊松比防爆材料等建筑材料以及混凝土结构、桥梁结构、岩土结构、木质结构等建筑结构力学行为测量与分析中的应用进展,总结并展望了数字散斑方法在未来建筑材料与结构在服役过程中有效监测的应用前景与发展趋势。随着数字散斑相关方法的测量精度与速度大幅提升,结合光纤技术与计算机模拟等方法,建筑材料与结构三维实体的微观力学行为有望实现全方位实时监测。     

Windows95与DOS、Windows3.x双重引导的实现方法

利用OS／2操作系统硬盘分区功能，在同一硬盘上建立两个主分区，再在两个主分区上安装两个操作系统称为双重引导。本文详细介绍了这一方法，为解决现有某些软件和硬件与Windows95不兼容问题，找到了较好的途径。     

提高结构光三维形貌测量精度的分段拟合滤波方法

在基于结构光的三维形貌测量法中,物体高度调制后的变形结构光场经过成像系统成像,由测量系统获取,并通过滤波,相位测量和解相位恢复出物体的高度信息.其中滤波是提高测量精度的重要环节.本文通过计算机模拟及数据对比证实,在相位测量轮廓术的基础上采用分段拟合滤波滤除噪声的有效性和实用性,并对分段拟合滤波的计算精度和计算误差进行实验模拟分析.     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

特定点与火炮回转轴的水平距离测量方法

为实现火炮上的特定点与火炮回转轴水平的距离测量,提出了系列基于测边网的测量方法。该系列方法是在测边网法测量火炮回转圆参数的基础上,将火炮上被测的特定点投影到测边网水平面上,通过测量水平面上特定点的投影点与回转圆上2个以上投影点之间的距离参数,便可解算出特定点的投影点相对坐标,从而计算出特定点与火炮回转轴的水平距离。根据距离参数冗余情况,这些方法被分为“非冗余法”和“冗余法”。“非冗余法”采用距离交会解算出特定点的投影点相对坐标。“冗余法”,首先,通过测边网条件平差的方法对所有测量参数值进行平差处理,得到各测量参数的平差值;其次,用平差值计算各点的相对坐标,并通过圆拟合得到火炮回转中心相对坐标;最后,计算水平面上特定点的投影点与火炮回转中心的距离。采用蒙特卡洛方法模拟的结果表明：在检测现场可实现的测量条件下,几种方式得到的测量误差都小于2 mm;随着测量条件的改变,“冗余测距法”始终比“非冗余测距法”的测量误差小。模拟结果说明新方法的可行性,为国家军用标准修订提供依据。     

叶片型面快速测量方法及系统研究

获取叶片型面数据主要有接触式与非接触式两种方法,在非接触式等步长测量方法的基础上,提出一种叶片型面快速测量的新方法,并通过实验验证其测量效率和测量精度.在获取理论模型数据点的基础上,用改进的直线夹角法提取叶片截面曲线的特征点,将其与原数据进行比对,计算Hausdroff距离;在保证曲线拟合精度的前提下减少测点数目.搭建测量硬件系统,开发自动测量软件,实现获取叶片型面数据的非接触式等步长测量和按截面曲线特征点的快速测量.最后进行等步长式与快速测量式两组实验,对测量数据进行数据处理并对比测量误差,验证了快速测量方法的可行性.     

一种求解圆弧裂纹问题的新方法

提出求解圆弧裂纹问题的新方法. 无限大平面弹性体的某一圆周上分布有若干条圆弧裂纹,不论无穷远处是否受力都可化成求解一个复势函数边值条件的线性关系问题. 利用这一方法,可以很简便地求得无穷远处受双轴拉伸时圆弧裂纹问题的精确解,进而求出应力强度因子和位移场,并可求出圆弧裂纹面上的位移.