数字图像相关中的亚像素位移定位算法进展

数字图像相关方法(DIC)已经作为一种常用的光学计量有效手段应用于实验力学及其它科学研究和工程应用领域中.经过20多年的发展,该方法日渐成熟和完善.作为提高测量精度的亚像素位移定位算法被认为是该方法的关键技术之一.本文对二维数字图像相关的基本原理及其中为提高测量精度而提出的各种亚像素位移定位算法做了概括性的介绍.在总结已有研究成果的基础上,分析了各种方法优缺点.并对数字图像相关方法的最新进展作了简要介绍,随着算法精度、效率以及硬件设备性能的提高,该方法必将会获得更广泛的应用.

数字图像相关中亚像素位移测量算法的研究

为提高位移测量精度而提出的各种亚像素位移测量算法被认为是数字图像相关方法中的关键技术之一,详细了解已有各算法的性能无疑具有实际意义．总结文献中3种最常用的亚像素位移测量算法,首先用无噪声的计算机仿真散斑图对各算法的性能从计算精度和计算效率两个方面进行了比较研究,并用实际实验图片对其性能做进一步的研究,结果显示在图像子区大小相同的情况下,基于空域相关函数迭代的牛顿-拉普森方法计算结果最为精确、稳定．

面内位移测量的基于梯度的数字图像相关方法

将整像素位移搜索和基于微区统计性质的亚像素位移梯度算法相结合的数字图像相关方法具有计算简单、求解效率高等优点。该方法的基本假设是变形前后的子区做刚体平移,这则与有位移梯度存在的实际情况相矛盾。首先分析了该基本假设的理论误差,在基于梯度的数字图像相关方法中,得出变形子区做刚体平移的假设和在Newton-Rapshon方法中子区均匀变形的假设所获得的变形子区中心位移在理论上为相同的结论。然后用四组实验来验证该方法在实际实验条件下的计算精度和稳定性,并在铝板试件的单向拉伸实验中,将该方法与N-R方法在有应变存在情况下的计算结果作比较,结果表明该方法计算的位移和理论位移符合得很好,但其计算速度和效率要远优越于N-R方法。

计及接地阻抗及含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流计算(二):算法和算例

该文给出基于注入电流的牛顿–拉夫逊潮流计算方法和算例分析。叙述各端点元件的潮流方程的构建方法,详述三相分布式电源6个控制方程与节点注入电流不平衡量方程的结合方法,同时推导雅可比矩阵元素的计算公式。在Matlab平台编制计算程序,采用多个IEEE测试系统对所提模型和算法进行验证。与现有文献及多个商业软件比较计算精度,并分析低压配电网络中接地阻抗对中性点电压和中性线电流的影响。在IEEE 37节点的三相三线制系统基础上构建一个包含三相三线制中压配电网和三相四线制低压配电网及多个类型分布式电源的混合中低压配电系统,运用所构建的混合中低压配电系统进一步验证所提出的方法,并分析配电变压器零序励磁阻抗对系统不平衡度的影响。

远程电压控制模式下的潮流计算

根据2种类型3种模式下的远程电压控制的特点,在引入新的P节点和PQV节点类型后,建立3种远程电压控制模式下潮流计算模型。在第1种一对一无功注入模式下,P节点的电压约束被PQV节点的电压所约束,各种节点类型的约束方程能保证潮流的可解性;在第2种多对一的无功注入联合控制模式下,引入控制节点的无功分配方程约束来保证潮流的可解性;第3种调压器控制模式下,将调压器变比作为待求变量,从而将控制变量的求取集成到潮流解算的过程之中。推导各种控制模式下利用牛顿–拉夫逊算法求解方程组时雅克比矩阵和修正向量表达式,并分别分析其特点。算例表明,所提出的方法收敛性和收敛速度能得到保证,具有很好的应用前景。

考虑几何非线性效应的桩柱式高墩分析

该文首先简述了几何非线性分析的理论,并列举了几何非线性目前求解的主要的方法,最后用牛顿-拉普森法对算例进行求解。计算结果表明,高墩的设计计算,几何非线性的影响不可忽视。

基于DICM的桥梁变形非接触测量方法

针对目前桥梁变形测量精度不高或易受到诸多因素制约的现状,基于数字图像相关方法(DICM),提出一种改进的位移测量算法。首先利用粒子群算法进行整像素搜索,然后以此搜索结果为初值进行牛顿-拉普森迭代运算,最终实现具有亚像素精度的位移测量。通过数值模拟算例和实桥荷载试验,验证该方法的计算效率与计算精度,为桥梁等工程结构变形检测提供了一种非接触高精度测量方法。

数字图像相关中基于可靠变形初值估计的大变形测量

为使数字图像相关方法适用于大变形测量,提出一种变形初值估计方法。通过在变形前图像中第一个计算点附近选择三个或更多特征点并在变形后图像中选择其对应点,利用坐标对应关系获得该点可靠的变形估计值作为Newton—Rapshon方法的迭代初值。该方法可对被测物体存在任意刚体转动或大变形情况下的表面变形进行准确测量,克服了通常的基于整像素位移相关搜索再进行亚像素位移测量的数字图像相关方法在被测物面存在稍大转角或大变形情况下即不能使用的缺点。对存在相对刚体转动图像的位移场和聚丙烯泡沫塑料压缩实验的大变形进行了测量,结果充分显示本文方法的有效性。

基于差分进化的数字图像相关方法

提出一种基于差分进化算法的数字图像相关(DIC)方法。通过将图像子区的转角包含在相关函数中,利用具有超强全局最优化特性的差分进化算法可准确地进行相关搜索,再将相关搜索结果作为Newton-Rapshon(N-R)方法的迭代初始值进一步精确计算位移、应变信息。该方法可对存在任意刚体转动情况下的试件表面变形进行准确测量,克服了通常的DIC方法在测试对象存在稍大转角(通常认为转角大于7°)的情况下即不能使用的缺点,在被测对象既有平动、又有转动时仍然能进行准确可靠的相关计算。