基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究

节状地下连续墙(简称节状墙)是一种新型的地基基础形式,具备良好的工程特性,相对于传统地下连续墙而言,由于节部的存在,其抗拔承载力得到了有效地提升。目前,节状墙的应用及研究尚处于起步阶段,其变形特性与破坏模式亟待摸清。通过室内模型试验辅以粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术对节状墙基础竖向受拉下的位移和破坏形态开展了分析,研究结果表明:端部与中部节的设置扩大了深部与浅部土体的影响范围,多部节的设置相对于单部节有利于调动更广范围的土体。节状墙的破坏模式包括垂直滑移面、倒金字塔状或正切曲线和花瓶状曲线(即曲线滑移面)相连接的滑移面。总体而言,与抗拔桩相比,节状墙的抗拔破坏面受到节部数量和位置的影响而表现为复合型,且部分滑移面的走向与土体内摩擦角有关。

以改进机器视觉算法构建纸张图像识别模型

为保障纸张生产加工质量,精准获取与识别纸张缺陷,以改进机器视觉算法构建了纸张图像识别模型。首先以由线阵CCD相机与双光源等构成的图像采集装备采集纸张缺陷图像,其次以改进机器视觉方法对纸张缺陷图像进行预处理分析,然后将预处理后图案以可变形卷积神经网络输入进行训练,以此检测识别纸张所存在的缺陷类型。实验测试结果表明,基于改进机器视觉算法的纸张图像识别模型可高效且精准识别缺陷,准确率高达98.4%,拥有较高识别度,可广泛推广以投入实际运用。

基于图像识别的矿山相似材料试验模型变形信息提取

相似材料模型试验是研究矿山开采沉陷及损害的重要手段,试验中获取高精度的模型变形信息至关重要,现有的多种模型变形测量方法在数据采集精度和效率方面仍存在一定的局限性。以陕北某矿的多煤层循环开采与充填开采为模型开展相似材料模拟试验,利用非量测相机近距离拍摄模型得到高分辨率的序列图像,通过图像畸变纠正、自动拼接及特征识别,高精度获取相似材料模型的变形量。首先分析模型测点标志和相机参数对变形测量精度的影响,确定最佳的模型拍摄方案,即使用非量测相机距离模型1.5~2.0 m处进行正射拍照,形成横向重叠度大于55%,竖向重叠度大于30%的图像序列;进一步利用双线性插值方法对所得到的图像进行畸变校正处理,运用全自动稳健的图像拼接算法,使用Harris角点检测算子进行特征点提取,利用RANSAC算法对伪匹配点进行分类处理,通过颜色插值法对接边处进行颜色过渡与平滑等一系列自动处理,从而对图像序列进行拼接,所生成的模型全景图像分辨率较常规的固定相机姿态一次拍摄模型全景的图像提高约10倍。图像处理过程中以测点标志为训练网络,基于Faster R-CNN算法加入置信度,通过选取合适的滑动模板进行区域分析,显著提高了测点标志的识别速率和准确率。结果表明,模型试验中测点坐标提取的精度优于0.027 mm,相当于实地测量精度5.4 mm,完全满足矿山相似材料模型试验要求。通过制作比例尺1∶200的试验模型,模拟分析了多煤层循环开采引起的上覆岩层变形破坏特征,地表最大下沉量达-18.937 mm;在采空区充填情况下,覆岩下部发生微弱变形,地表下沉不超过2 mm。试验结果为矿山相似材料模型试验数据的高效、精准采集提供了有效的技术手段。

高弹性橡胶止水模型实验及全周鼓起变形测量

针对涵洞、隧道等水工建筑物在长期运营过程中出现的渗漏问题,利用高弹性橡胶进行封堵止水是一种行之有效的措施.为了评价不同橡胶的封堵效果,提出一种高弹性橡胶止水实验模型,将橡胶安装在模型伸缩缝中,通过施加静水压力测试橡胶的封堵性能.同时,提出一种利用电动旋转台的全周三维数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)方法,利用单套三维DIC系统,即可测量得到内侧橡胶在不同静水压力、各个视角下的鼓起变形.按照1∶1比例浇筑了实物模型,开展了静水压力实验,并测得了所选橡胶能承受的最大水压力和全周鼓起变形,验证了止水模型实验的可行性和全周变形测量方法的有效性.

基于数字图像相关技术的微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头蠕变变形表征

采用数字图像相关(DIC)技术通过分区引伸计与平均化法获得了在900℃和不同应力水平(37~55 MPa)下乙烯裂解炉管常用微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头不同区域的高温蠕变应变曲线,结合显微组织分析探讨了蠕变损伤机理;采用由DIC技术获得的高温蠕变变形数据和基于遗传算法的全局优先算法进行参数识别,建立基于双曲正弦函数的蠕变本构模型,采用该模型对不同应力水平下焊接接头不同区域的蠕变变形行为进行预测,并进行试验验证。结果表明:在相同应力水平下焊接接头焊缝区域的最小蠕变应变速率比母材区域小,说明焊缝区域的抗蠕变变形能力优于母材区域;与焊缝区域相比,母材区域更早进入蠕变第三阶段,且蠕变变形更大,靠近熔合线3~5 mm处母材区域是整个焊接接头的薄弱区域。随着应力水平的降低,母材区域的骨架状碳化物M_(7)C_(3)相向块状、链状M_(23)C_(6)相转变,蠕虫状NbC相向粗大块状G相转变,同时晶内析出大量弥散分布的M_(23)C_(6)二次碳化物,G相与基体界面处形成蠕变空洞并相互连接形成裂纹;不同应力水平蠕变试验后焊缝区域组织仍保持骨架状形态,蠕变损伤程度较小。蠕变本构模型预测得到的蠕变应变与试验结果吻合较好,平均相对误差小于5%,说明该模型能够较好地预测微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头的非均质蠕变变形行为。

数字图像测量技术及在隧道室内模型试验中的应用

首先按照数字图像技术分析基本原理差异,对数字图像相关(DIC)、粒子图像测速(PIV)等二维数字图像测量方法在隧道模型试验中的应用现状、技术发展以及基本原理进行梳理。进一步,对三维测量方法的原理及在隧道模型试验中的应用潜力进行分析。最后,通过黄土地层盾构隧道的掘进模拟试验,对数字图像测量技术在隧道模型试验中的应用进行示范。结果表明:DIC、数字照相变形量测(DPDM)等非接触测量方法以照片上点的相关性判断各点的位移,使用场景更偏向于室内试验道路、桥梁、隧道、基础、河坝、钢结构、钢混结构等土建结构的变形监测中;而PIV分析可测量流体中流动的大小和方向,被广泛运用于浆液、泥石流、喷泉等流体运动的研究中。此外,基于黄土地层盾构隧道室内模型试验方案发现,低含水率黄土地层盾构掘进8环管片距离时,围岩的扰动范围为盾构掘进中轴线两侧1 D(管片外径)左右和盾构上方1 D范围内。

一种基于变形模型的红外图像去噪新方法

红外图像去噪的新方法采用了平滑约束计算机视觉问题的变形模型，并根据红外图像的成像特点，提出了用变形模型的空间变化尺度因子，去控制红外图像的平滑去噪操作，使得去噪处理具有良好的保边缘性能。对于由红外成像光敏元响应非均匀性或瞎元引起的成像干扰点，该方法具有插值补断的能力。

基于图像相关分析的砂土模型试验变形场量测

高分辨率数码相机的出现为砂土模型试验变形场非接触量测法的研究开发提供了一条简便经济而且实用的途径,在模型试验观测面上,不再需要布置嵌入式量测标志点或描画网格,直接用数码相机在试验各阶段拍摄照片,然后对照片序列进行图像相关分析,即可得出模型试验的变形场分布。利用图像匹配技术追踪模型上点的位移,借用FEM常用的等参单元的概念进行图像校准和应变计算,采用双线性插值技术可以实现微小变形量测,并提出同时用平移和旋转搜索方法,以适应砂土模型的变形特点。精度检验试验结果表明,一个像素以下的平移量测标准方差达到0.19个像素,数值试验表明,15°旋转刚体变形量测,非旋转搜索和旋转搜索的标准方差分别为0.49和0.08个像素。最后给出一个在砂土地基承载力离心机模型试验中的应用实例,分析结果包含砂土模型位移场、最大剪应变场和体积应变场的分布图。结果表明这一方法使得砂土模型局部化变形、剪切带和渐进破坏过程的量化分析成为可能。

医学图像分割技术中变形模型方法的研究综述

医学图像分割是医学图像处理中的一个经典难题。医学图像分割技术的发展不仅影响到医学图像处理中其他相关技术的发展,如可视化、三维重建等,而且在生物医学图像的分析中也占有极其重要的地位。近年来,由于一些新兴学科在医学图像处理中的应用,医学图像分割技术取得了显著的进展。对近年来兴起的基于变形模型的医学图像分割技术进行研究,综述了其发展历程和基本原理,分析和比较了基于变形模型的图像分割的各种技术的优缺点,展望了该技术领域以后一段时间内的发展趋势。

一种基于可变形模型的图像分割算法

提出了一种新的基于可变形模型的图像分割算法 .该算法在模拟气球膨胀法的基础上 ,对内外部力场进行了改进 .并通过控制力场的方向 ,使Snakes不断向图像内部收缩分裂 ,最终完成对图像的分割 .对合成图像和实际图像的实验表明 。

基于图像分析的实验模型变形场量测标点法

在模型观测面上 ,通过设置嵌入式彩色标点 ,在实验各阶段利用数码相机拍摄照片 ,然后应用数字图像处理技术 ,识别并比较每一实验阶段的标点坐标 ,利用有限元中常用的四边形等参变换的方法将测点图像空间坐标转换为模型空间坐标 ,实现了图像校准和变形计算 .开发了一套应用软件系统 ,用于数字图像标点识别分析和结果数据的可视化处理 ,精度检验实验结果表明测点位移识别均方误差为 0 .14～ 0 .5 2个像素 ,相当于模型观测范围的 5 / 10 0 0 0 0～ 1.5 / 10 0 0 0 .

基于变形模型的肝CT序列图像分割

研究了一种基于变形模型的肝轮廓提取方法 该方法以人的经验知识作为先验信息 ,利用灰度特征、肝CT序列图像特点、肝区轮廓的整体几何信息作为区域聚合依据进行肝区图像分割 实验表明该方法能够较好地克服噪声和轮廓初始位置的影响 。

基于可变形模型及像素相似性统计的自动图像分割

提出一种通用的融合基于可变形模型及区域特征统计的自动图像分割方案.像素相似性定义综合考虑灰度、梯度、色彩及纹理等多种图像因素,采用梯度矢量流Snakes算法自动进行目标匹配.为使分割结果更趋合理,利用相似单元分解技术对属于同一目标的区域进行自动合并,而对同一区域中属于不同目标的区域进行自动分裂,实现对未知目标个数及目标位置的输入图像的自动分割.对人工合成的低信噪比图像及自然图像的实验表明,本文方法性能良好,工作稳定,具有较强的处理边缘不连续及进入凹形边缘能力.

基于数字图像变形量测技术的岩土锚固效应模型试验研究

对岩土锚固机理的分析很大程度上依赖于材料细观层面力学特性的研究。通过室内模型试验及数字图像变形量测技术对岩土锚固结构在分级张拉荷载作用下的全断面位移及破坏特性进行了深入研究,从细观角度分析了单锚、群锚及不同锚间距工况下内锚固段岩土体的位移发展机理及破坏模式。试验结果表明:荷载作用下杆体周围岩土体位移呈以锚杆轴向为渐近线的指数形式分布,按其变形模式可划分为三个区域,而群锚作用使得中部拉伸区得以加强,锚间距足够小时该区域出现群锚效应的"单锚化";而周围岩土体的破坏以近似锥体的形式发生。

一种用于声带振动图像自动分割的自适应可变形模型

提出采用基于迭代算法的分级自适应可变形模型，用于声带振动图像的自动分割．该模型由基本可变形模型和高阶可变形模型构成二级模型，基本可变形模型由２ 条描述声带内壁的样条曲线组成，依据声带振动目标形状的先验知识定义及初始化．高阶模型通过提高每条曲线的阶次，增加控制点数来捕获目标的精细边缘，以得出精确的声带形状分割结果．本文模型充分利用了有关声带形状的先验知识及全局特征，增加了图像分割的正确性及稳定性．

基于仿射不变的分段可变形模型的图像分割

提出了一种用于图像分割的分段可变形模型,并在模型的能量函数中引入了仿射不变量信息.将模型轮廊进行层次化的分段变形能够保持标记点移动的相关性,改进的内外部能量函数定义减少了计算量.试验表明与传统方法相比,本模型运算速度快,抗噪声和避免陷入局部极小值的能力较强,对医学图像的分割有较好的效果.

基于统计可变形模型恢复CT图像的方法

介绍了统计可变形模型的建立过程和使用建立的统计模型来恢复缺失数据的算法.并将该算法用于肝脏CT图像实验了三种不同分辨率下的恢复效果,结果表明:使用该方法恢复肝脏CT图像,可将误差控制在1%以下.

2205/X65爆炸焊复合板JCO成型过程协同变形行为研究

为了研究JCO成型工艺参数对2205/X65爆炸复合板结合界面附近应变协调性的影响,建立了2205/X65爆炸复合板三点弯曲过程的有限元模型,结合数字图像相关法对模型进行了验证。采用该模型进行仿真研究,结果表明,上模半径越小,界面附近的最大应变差越大,复合板JCO在成型过程中变形不协调区域的宽度越小;跨距越小,复合板在JCO成型过程中变形不协调区域的宽度越大,跨度变化对界面附近最大应变差没有显著影响;下压量增大时,界面附近变形不协调区域的宽度增大,但界面附近最大应变差的变化不显著;下模半径大小和复合板厚度比对加工变形协调性影响不显著。在实际生产中,建议选用较大上模半径和较大跨距,采用小下压量多次成型。

采用变形模型的图像序列可视外壳计算方法

针对基于图像序列变形模型三维重建中至关重要的初始模型计算问题,提出一种基于图像序列计算可视外壳的方法.该方法基于Snake活动轮廓变形模型,将真实物体可视外壳的计算问题转化为初始曲面通过内外力作用驱动收敛于目标物体的问题.以真实物体图像序列中提取的物体轮廓为输入,根据轮廓信息和光滑度信息计算内力及轮廓力大小,驱动球体初始曲面变形收敛于可视外壳;在变形过程中加入删除短边、分裂长边、对角线翻转等网格优化操作,以避免发生网格错乱.实验结果表明,文中方法有效地克服了传统的基于体元素细分产生网格算法网格质量不高的缺点,且参数可调,易于实现,占用内存少,生成的曲面更加光滑,细节恢复效果理想.

图像全站仪同轴相机主距检校方法研究

变形测量是图像全站仪目前应用最为广泛的领域。同轴相机主距是图像全站仪应用于变形测量所需检校的主要参数,其检校方法及精度直接关乎变形测量的精度与效率。针对现有检校方法涉及参数过多、求解过程复杂等问题,本文提出一种高效直观的检校方法,检校参数仅包括主距和畸变,可有效检测出不同测量距离上的主距变化,并建立相应的物距—主距函数模型,在实际测量中可由该模型直接获得不同物距对应的精确主距,有效提高将图像测量转换为实地形变测量的精度。针对研究建立的检校模型,设计了完整的检校实验流程,对物距(S)变化范围为2.46m至11.56m的徕卡TS60图像全站仪同轴相机的主距(f)进行精密检校实验,得到的物距与主距的函数模型为f=-3.8382*S^-3.9592+23.1997±0.0023cm。结果表明,本文方法的主距检校相对精度为10-4,所建立的函数模型可将主距误差引起的测角误差降低到0.2″以内。