数字时间序列图像相关方法在动态变形测量中的应用

本文结合微机械陀螺的简谐振动测试提出了一种改进的数字图像相关方法——数字时间序列图像相关方法，并编制了相应软件。通过对作高速简谐振动的微机械陀螺进行相关分析，可以得到试件全场的位移时程曲线；进一步对其作傅里叶变换，可以得到试件的频率等参数。通过该软件得到的微陀螺的振动频率相对误差为0．12％，从而为微结构动力学研究提供了可靠的分析手段。

基于高速图像采集与时间序列图像相关的微陀螺动力学特性测试

研究微结构与微机械电子系统(MEMS)的动力学特性测量与试验方法,对于优化MEMS的结构设计以及提高其可靠性与稳定性具有重要的意义。基于高速图像采集技术和数字图像相关方法,提出了一种用于MEMS动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。由于数字图像相关方法是以图像子区作为单元通过相关搜索计算出相关动力学参量,如同在试件上安装没有任何附加质量和附加力的影响的“微传感器”,因此该方法对试件表面要求低,测试结构简单,测量的数据精度高,可靠。给出了用该方法对稳定谐振和自由阻尼振动情况下微陀螺的动力学特性的测试结果,为进一步研究分析微陀螺的稳定性提供了重要的参数。

数字散斑时间序列相关三维面形测量中提高精度的方法

:本文提出一种基于数字散斑时间序列相关三维面形测量法中提高测量精度的方法—多相关峰优化法。在数字散斑时间序列相关测量法中 ,当物体表面存在复杂细微结构时 ,被物体调制的散斑图中局部区域的散斑子图像会出现明显变形和局部阴影 ,这时相关曲线会出现多相关峰。由于相关值很低 ,这些相关峰对应高度都有可能是测量点的高度值。本文用特殊的算法对这些相关峰对应高度值进行辨别 ,找出最适合的高度值作为测量值 ,对测量结果进行优化。实验证明该方法对改善因局部区域的散斑子图像的变形和局部阴影影响而导致的测量误差具有非常显著的效果 。

数字散斑时间序列相关的计算机模拟及系统参数选择

本文分析了数字散斑时间序列相关方法中由于参考平面沿z轴方向平移而引起的散斑场的平移和缩放,并进行了计算机模拟,得出了决定参考平面间距选取的因素。本文分析的结果将有助于确定数字散斑时间序列相关系统的设计参数,以及系统校准过程中参考平面间距的确定原则,为系统设计提供理论依据和技术方案。

利用数字图像相关方法实现高速相机序列影像运动目标的快速跟踪

以数字图像相关方法为核心设计了一套应用于高速相机序列影像运动目标的跟踪方案,该方案首先在基准窗口周围以局域搜索方法获取目标点的整像素位移值,然后联合使用梯度算法和最小二乘算法估计目标点的亚像素位移值,从而获得目标点的像素坐标,实现对目标点的自动跟踪。本文应用该技术方案处理了构筑物振动台实验的高速相机视频测量影像数据,与商用软件PhotoModeler Scanner相比,跟踪结果具有同等精度,在计算速度上有优势。

基于单幅数字散斑投影及图像相关的离面振动测量

采用单幅数字散斑图投影及高速数字图像采集技术,研究了动态离面位移的测量。采用商用液晶投影仪将计算机产生的模拟散斑图投影到待测动态变形物体表面,由高速数字图像采集设备摄取并保存变形散斑图,采用时间序列数字图像相关软件计算出物体表面各点随时间变化的离面位移。这种方法用于振动分析时不仅可以获得振型分布,而且还可以获得各点的振幅值。与现有的激光频闪照相测振及激光多普勒测振等方法相比,具有光学系统简单,可全场定量测量。悬臂梁振动实验结果证实了该方法的有效性。

时间序列动态散斑相关跟踪测量原理及其应用

在对散斑场的特性进行研究与分析的基础上,提出了时间序列动态散斑相关跟踪测量法,它弥补了一般散斑相关法不适合大变形测量的缺点,扩大了散斑相关法的应用范围.运用这种方法不仅可以测量大动态范围的面内变形,而且可以测量分析面内动态变形过程和变形速度.

圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法

利用圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar,CSAR)子孔径图像序列提取观测场景地形高程模型(digital elevation model,DEM)时,为了利用保持相关性的一段圆弧内所有子孔径图像之间的相关性信息、提高DEM提取精度,提出了联合相关法。该方法以保持相关性的一段圆弧内所有子孔径图像之间的联合相关系数作为测度函数,提高了测度函数灵敏度。同时,通过将子孔径图像序列向三维空间投影以校正其几何形变,提高了子孔径图像序列间的相关性。实测数据处理结果及分析验证了所提方法的有效性和精确性。

基于粒子群算法的整像素数字图像相关方法

为了克服基于传统数字图像相关(DIC)方法的结果易于陷入局部最优等缺点,将基于群体智能的粒子群优化算法引入到DIC方法中(未考虑亚像素插值),对一幅散斑图平移后的位移进行了计算,验证了该方法的正确性。在搜索域内,当运动或变形后散斑图中若干目标子区与样本子区比较相似时,相关函数可能有多个极值。对这种情况下的点的位移进行了计算,观察了相关搜索时粒子运动的轨迹。研究发现,在迭代初期,该算法具有较强的全局搜索能力;在迭代后期具有较好的局部搜索能力。计算结果表明,该算法可以跳出局部最优;研究了样本子区尺寸、粒子数、粒子飞行的最大速度和最大迭代次数对计算时间的影响。

基于Chebyshev混沌序列的数字图像扩频水印

利用同一密钥的混沌序列对有意义的水印信息加扰扩频实现双重加密,再考虑人类视觉系统(HVS)的影响将水印加到宿主图像小波变换的低频系数中,提取时利用图像复原方法实现盲检测。通过仿真,比较PN序列和M序列,从峰值信噪比(PSNR)和归一化相关系数(NC)的结果可知,该数字水印具有较好的鲁棒性和安全性。

双壳类壳体时间序列的建立方法及存在的问题

利用双壳类壳体提取古气候古环境信息是生物碳酸盐研究的热点,而壳体定年一直是研究中的难点。相关研究主要观点是先找到一些时间控制点,再按照线性内插法来确定壳体的时间序列。本文综述了国内外目前双壳类壳体定年的常用方法,根据时间控制点的获得将这些方法归为以下几类:壳体日生长层法、壳体氧同位素法、数字图像技术法和微量元素法,介绍并讨论了每种方法的应用和存在的不足。研究者应该根据具体研究的生物和环境选择适合的方法。

基于DSP和FPGA的嵌入式数字直接序列扩频系统的研制

介绍了一种基于Xilinx公司的FPGA(Spartan2XC2S200)和TI公司的DSPTMS320VC5410设计的直接序列扩频收发机,其下变频后的部分,如PN码的捕获、跟踪、基带解调(去掉剩余频差)等全部采用FPGA数字实现。对PN码的捕获,采取了一种门限自适应控制的双积分滑动相关捕获方法,既大大节省了FPGA的硬件设计资源,又能使PN码的平均捕获时间足够小。经实验测试,该系统各参数完全达到设计要求。

沉积岩(物)数字图像粒度分析的一种新方法

根据粒度分析场所的不同将现有沉积岩(物)粒度分析方法分为三类:实验室、野外和野外-实验室联合分析方法,发现粒度分析的时间周期和分析精度始终是一对矛盾。本文基于空间自相关理论和计算机图像技术提出一种野外粒度分析的新方法。通过一系列实验分析,认为这种新方法不但操作简便、速度快,更重要的是分析精度较高,且发展前景十分广阔。

基于最佳正弦伪随机序列的数字水印技术

论文提出了一种新的具有一定扩充性,以最佳正弦伪随机序列为水印信号的公开数字水印算法。论文先讨论了水印信号设计上应注意的问题;然后描述了最佳正弦伪随机序列的创建方法和性质;并提出了根据水印信号自身良好的自相关特性设计的水印算法;最后对算法进行抗攻击试验并对算法本身进行了简单的讨论。采用最佳正弦伪随机序列为水印信号,保证了水印信号自身具有很高的隐蔽性和信号的唯一性;同时还保证了信号具有很强的抗干扰能力。实验证明该水印算法对于噪声干扰和各种常规图像处理具有良好的鲁棒性。

基于相关检测的空间域盲数字水印算法

在数字图像水印的通信模型的基础上,对水印图像置乱以提高水印图像的抗干扰能力,再使用m序列扩频码调制水印,将水印嵌入到数字图像相应的空间域。水印的检测通过wiener滤波对原图像进行估计,求得估计图像与水印图像的差值,再与原扩频码进行相关检测,从而不需要原始图像。实验结果表明,新的算法在保证水印的不可见性的同时,实现了盲检测,同时对亮度N对比度等图像增强及噪声干扰等攻击也具有较好的稳健性。

数字图像相关法辅助的条纹投影轮廓术相位展开方法

相位展开是相移条纹投影轮廓术中的关键技术之一。为了提高复杂形貌的测量能力和降低噪声的干扰,相位展开算法或处理策略变得日益复杂。本文引入立体数字图像相关(DIC)法,针对时间相移条纹投影轮廓术提出了一种简单有效的相位展开方法。该方法在投影N步相移条纹图之后,额外投影一幅散斑图至待测物体表面。计算相位时,先用边缘检测算法确定被包裹的相位主值图中灰度跳变轮廓线,然后运用立体DIC法估算轮廓线上像素点的相位及其条纹级次。利用上述信息,可迅速地对轮廓线之间的相位主值连续分布区域进行相位展开。实验表明,该方法可以达到常规三频四步相移法的测量精度,并且对复杂的表面形貌和包含相位非连续分布的例子,表现出良好的适应性,无需人工干预,即能自动完成准确的相位展开。

CCD相关跟踪器中的32点复数序列FFT研究

分析了CCD相关跟踪器的基本结构,将其应用在中国小行星上天系统,分析了其必要性和重大意义,并针对卫星观测系统中相关跟踪器对高精度实时图像跟踪的要求,通过对各种算法的比较,研究设计了CCD相关跟踪器中的核心模块──利用现场可编程门阵列(FPGA)的快速傅立叶变换(FFT)模块.

应用数字散斑相关的运动轴面位置匹配

由于进行转轴动态扭矩测量时的旋转运动会导致应变测量无法直接进行,故提出了应用数字散斑相关技术的动态转轴表面位置匹配方法。该方法可通过对旋转运动中轴面位置的识别实现后续转轴表面应变位移的计算。搭建了运动轴面数字散斑相关实验系统,进行了轴面灰度值稳定转角范围的标定实验、标准转角的转角位移测量实验和运动轴面位置识别实验。实验表明,本系统轴表面图像在-π/15~π/15转角内灰度值较稳定,该转角范围对应转动方向160个像素,相关系数曲面有明显峰值,转角为-π/15和π/15的相关度分别为0.389 2和0.322 1,超出该范围后图像灰度信息淹没在由轴面弧度变化引起的噪声中;标准转角轴面位移识别精度和运动轴面位置识别精度为1像素。本文方法解决了旋转运动轴面的位置匹配这类大位移测量问题,为动态转轴的位移、应变等测量问题提供了有效方法。