【摘要】：近年來數(shù)字圖像技術(shù)(如數(shù)字圖像相關(guān)法)在結(jié)構(gòu)變形檢測方面的應(yīng)用越來越廣泛。為提高計算效率和精度,減少整像素位移的定位時間和提高亞像素位移的計算精度是目前數(shù)字圖像位移測量技術(shù)研究的技術(shù)熱門。本文從頻域的角度出發(fā),提出了一套完整的計算位移的新方法,并用實驗驗證了該方法的正確性。課題組所提出的數(shù)字圖像頻譜法(Digital Image Frequency Spectrum Method,DIFS)具有不用搜索、整像素位移定位快和準確的特點。在此基礎(chǔ)上,本文簡化了原理推導的方程數(shù)目,進一步提高了計算效率。針對數(shù)字圖像頻譜法僅能計算整像素位移大小,不能確定位移方向的問題,提出了三種位移方向的判別方法:兩步平移法、一步平移法和相關(guān)系數(shù)比較法。詳細介紹了三種位移方向判別方法的基本原理,同時比較了這些方法各自的優(yōu)劣。將這三種方法與DIC在整像素計算效率上進行了比較,得出頻譜法在整像素位移的計算上用時更短。本文以模擬散斑的形式,研究了頻譜法散斑顆粒半徑和計算窗口大小的適用范圍,得到散斑顆粒直徑在小于等于7個像素,計算窗口尺寸在大于等于41×41像素時整像素位移的計算是完全正確的。本文結(jié)合數(shù)字圖像頻譜法和數(shù)字圖像相關(guān)法的優(yōu)點,用頻譜法計算整像素的位移大小和方向,用DIC中的曲面擬合法和梯度法計算亞像素,本文稱之為頻譜雜交法。本文以模擬散斑的形式驗證了頻譜雜交法的正確性,給出了亞像素的計算精度。該方法解決了頻譜法的亞像素計算問題,推進了頻譜法從理論研究到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。最后本文設(shè)計了低碳鋼的三點彎曲實驗,利用CCD相機記錄加載過程中試件表面的變形,運用頻譜雜交法測量試件表面的位移場,計算出試件表面的位移云圖,并將試件跨中的測量位移與壓頭的加載位移進行對比分析,實驗的相對誤差均在5%以內(nèi),驗證了頻譜雜交法的準確性和實用性。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41
【圖文】：

這無疑會降低該方法的計算效率，同時對于部分圖片，數(shù)字圖像相的相關(guān)系數(shù)的峰值并不明顯。而數(shù)字圖像頻譜法在整像素計算上效率高，，同時在計算圖片的適用性上，數(shù)字圖像頻譜法和數(shù)字圖像相關(guān)法具有不適用范圍，因此該方法拓展了變形測量的適用領(lǐng)域。不同于數(shù)字圖像相關(guān)法，數(shù)字圖像頻譜法是一種在頻域上測量物體變形的方域信號或圖像進行移動時，表現(xiàn)在頻域上是對應(yīng)相位的改變。數(shù)字圖像頻物體形變的基本思路就是通過數(shù)學的方法計算出圖像平移后對應(yīng)的相位從而確定圖像的平移量。同數(shù)字圖像相關(guān)法一樣，數(shù)字圖像頻譜法的光路簡采用白光光源，利用 CCD 相機對物體變形前后的表面特征進行拍照，通過頻譜法即可快速計算出物體的平移量。數(shù)字圖像頻譜法的基本原理如下，現(xiàn)有兩張散斑圖片，分別是變形前圖片后圖片2P，如圖 2-1 所示。

2(,)(,)*11F uvFuv為已知項，令20 和 ，，如下式（2-8）和（2-9）所示。(,)2(,)(,)(1cos(2())*111NvdyMudxI uv FuvFuv (,)2(,)(,)(1cos(2())*211NvdyMudxI uv FuvFuv 2-8）和式（2-9），通過簡單四則運算，即可得到關(guān)于下式（2-10）所示。cos(2())4(,)(,)(,)*1112NvdyMudxFuvFuvIIIuv LAB 中顯示式（2-10）中的 I (u ,v)，得到純余條紋圖，如

中所得的干涉條紋圖。最后對（2-10）式得到的純余弦函數(shù) I (u ,v)進行離散傅里葉變換，得到對應(yīng)的頻譜值 P ( x,y)如下。((,)(,))21212cos(2())(,)(,))()()2(1010)()()2(10102()2()2()10102()10102()xdxydyxdxydyeeeeeeNvyMuxPxyIuveNvydyMuxdxjMuNvNvydyMuxdxjMuNvNvyMuxjNvdyMudxjNvdyMudxjMuNvNvyMuxjMuNvNvyMuxj （2-11）將（2-11）所得頻譜值用 MATLAB 顯示出來，得到的最終頻譜值圖如下圖 2-3所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2786579