發(fā)布時(shí)間：2022-01-03 01:03

　　數(shù)字圖像相關(guān)法作為一種高精度的非接觸式全場(chǎng)位移和應(yīng)變測(cè)量方法,在航空航天、無(wú)損檢測(cè)、高溫環(huán)境下的變形測(cè)量、微位移測(cè)量等方面得到了推廣應(yīng)用。數(shù)字圖像相關(guān)法原理是對(duì)試件變形前后表面散斑圖進(jìn)行局部區(qū)域相似度計(jì)算,來(lái)獲取位移和應(yīng)變場(chǎng),影響其計(jì)算效率和測(cè)量精度的因素主要有:測(cè)量環(huán)境光照的變化、散斑圖像的成像質(zhì)量、特征的選取、搜索算法的選擇、計(jì)算窗口的大小�，F(xiàn)有算法在求解效率和抗干擾性方面存在一些不足。為了使數(shù)字圖像相關(guān)法更好地滿足工程應(yīng)用要求,本文提出了下列改進(jìn)。針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字圖像相關(guān)法受測(cè)量環(huán)境的光強(qiáng)變化影響大的問(wèn)題,提出一種基于中心對(duì)稱局部二元模式（CS-LBP）的數(shù)字圖像相關(guān)法。首先,在試件變形前圖像中選定模板子區(qū),提取其CS-LBP特征,根據(jù)該特征在變形后圖像中查找與之匹配度最高的目標(biāo)子區(qū),利用模板子區(qū)和目標(biāo)子區(qū)在圖像坐標(biāo)系下的相對(duì)關(guān)系計(jì)算物體位移信息。模擬散斑實(shí)驗(yàn)和剛體平移實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,該算法有效的提高了數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)光強(qiáng)變化的魯棒性。針對(duì)Newton-Raphson（N-R）法計(jì)算亞像素位移時(shí)耗時(shí)長(zhǎng),且受位移初值影響大的問(wèn)題,提出一種基于SURF與GPU加速的數(shù)字圖像相關(guān)法。首先,... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不銹鋼壓斷實(shí)驗(yàn)裝置

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5頁(yè)圖1-2塑性變形引起馬氏體轉(zhuǎn)變1.3論文的主要內(nèi)容1.3.1課題來(lái)源課題來(lái)源于中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心xxx國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目，旨在運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)高溫環(huán)境下物體的力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。1.3.2本文主要內(nèi)容本文參考大量國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)資料，介紹數(shù)字圖像相關(guān)法的理論研究及工程應(yīng)用現(xiàn)狀，并闡述數(shù)字圖像相關(guān)法的原理及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。從已有研究可看出，提高測(cè)量精度、計(jì)算效率和抗干擾性是數(shù)字圖像相關(guān)法發(fā)展的方向。本文在已有理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合LBP（LocalBinaryPattern）描述的抗光照干擾性，提出基于CS-LBP（CentersymmetricLocalBinaryPattern）的數(shù)字圖像相關(guān)法，進(jìn)行模擬散斑實(shí)驗(yàn)和剛體平移實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性；結(jié)合SURF（SpeedUpRobustFeatures）的快速計(jì)算性和GPU（GraphicsProcessingUnit）強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，提出基于SURF和GPU加速的數(shù)字圖像相關(guān)法，并通過(guò)圓柱體壓縮實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性。具體章節(jié)安排如下：第一章介紹了論文的選題背景，并通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)，總結(jié)了數(shù)字圖像相關(guān)法的理論研究及工程應(yīng)用現(xiàn)狀。第二章詳細(xì)的介紹了數(shù)字圖像相關(guān)法的基本理論，闡述了實(shí)現(xiàn)位移和變形測(cè)量關(guān)鍵

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7頁(yè)第二章數(shù)字圖像相關(guān)法技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字圖像相關(guān)法具有全場(chǎng)測(cè)量、非接觸的特點(diǎn)。該方法提取試件變形前后表面的散斑圖像，將其轉(zhuǎn)化為灰度信息，并進(jìn)行相似度運(yùn)算，獲得試件表面的變形場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)信息。相似度運(yùn)算的過(guò)程為：首先選擇一組變量來(lái)表示物體被測(cè)區(qū)域的位移和變形，構(gòu)建一個(gè)表征局部區(qū)域相似度的數(shù)學(xué)模型[38]，以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算在目標(biāo)圖像中選定子區(qū)與基準(zhǔn)圖像中選定子區(qū)的匹配度，最后選取一種高效的全局搜索算法，依據(jù)匹配子區(qū)在空間域的信息，計(jì)算得到試件的位移和應(yīng)變信息。理論上，依據(jù)試件不同狀態(tài)的散斑圖像，且這些圖像具有不同信噪比的散斑信息，運(yùn)用數(shù)字圖像相關(guān)法提取試件變形參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)試件變形的非接觸式測(cè)量。相似度運(yùn)算中數(shù)學(xué)模型的選取是數(shù)字圖像相關(guān)法的核心問(wèn)題，它直接影響計(jì)算耗時(shí)和測(cè)量精度。2.1散斑概述散斑圖像是數(shù)字高度密集化的散斑場(chǎng)[39]。光源照射在物體表面后，根據(jù)惠更斯原理，物體表面的每一點(diǎn)均作為獨(dú)立的點(diǎn)光源，物體表面上無(wú)規(guī)則、凹凸不平、大小不一的局部區(qū)域散射出大量子波，這些散射子波的相位、振幅存在差異，在不同的局部區(qū)域產(chǎn)生干涉。若該物體表面某一點(diǎn)處子波的相位差符合疊加效應(yīng)，該點(diǎn)表現(xiàn)為亮點(diǎn)；反之，則為暗點(diǎn)。散射子波的相位的分布具有高度的隨機(jī)性，因此，在物體表面形成大量明暗相間、大小不一且隨機(jī)分布的亮暗斑點(diǎn)，這種具有分布隨機(jī)性的亮暗斑點(diǎn)聚集在物體表面形成散斑[40]，散斑形成原理如圖2-1所示。圖2-1散斑形成原理圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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