數(shù)字圖像相關(guān)方法及其試驗(yàn)研究.pdf

1、數(shù)字圖像相關(guān)方法由激光散斑術(shù)發(fā)展而來，是一種基于數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)的非接觸式光學(xué)測(cè)量方法，現(xiàn)已發(fā)展應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。在土木工程測(cè)量中，以其非接觸、高精度、全場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)變形測(cè)量方法的不足，成為了一種令人矚目的測(cè)量方法。本文以國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域已有的研究成果為基礎(chǔ)，圍繞亞像素搜索精度與數(shù)字圖像相關(guān)方法在土木工程測(cè)量中的應(yīng)用而展開了研究。分析了常用亞像素搜索方法搜索精度的影響因素，提出相關(guān)最優(yōu)區(qū)間;對(duì)二元三次曲面擬

2、合法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了亞像素搜索精度;并將數(shù)字圖像相關(guān)方法應(yīng)用于離面位移測(cè)量和懸臂鋼梁振動(dòng)模態(tài)測(cè)試研究中，取得了較好的測(cè)量效果。
　　 總結(jié)了三種常用的亞像素搜索方法:曲面擬合法、梯度法、Newton-Raphon(N-R)法。利用計(jì)算機(jī)模擬散斑圖，分析了圖像質(zhì)量、位移模式、計(jì)算方法選取對(duì)三種亞像素搜索方法搜索精度的影響，得到了模擬散斑圖的最佳散斑顆粒尺寸、密度、最佳灰度值分布，最大應(yīng)變與轉(zhuǎn)角適用范圍，以及三種亞像素搜索方法在不

3、同噪音、位移、應(yīng)變、旋轉(zhuǎn)條件下的搜索精度。
　　 總結(jié)了曲面擬合法研究成果，對(duì)高斯曲面擬合、二元二次曲面擬合、二元二次多項(xiàng)式曲面擬合、二元三次曲面擬合等進(jìn)行了搜索精度對(duì)比研究，并對(duì)其中計(jì)算精度最優(yōu)的二元三次曲面擬合法進(jìn)行了改進(jìn)。在相關(guān)系數(shù)計(jì)算時(shí)引入距離加權(quán)系數(shù)，并將相關(guān)系數(shù)矩陣取對(duì)數(shù)后進(jìn)行曲面擬合，得到了能與梯度法和N-R方法搜索精度相媲美的改進(jìn)的曲面擬合方法。
　　 基于單目CCD的測(cè)量多用于平面內(nèi)測(cè)量，而本文以針孔成

4、像原理為基礎(chǔ)，將數(shù)字圖像相關(guān)方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)離面位移測(cè)量中。改進(jìn)了基于單目CCD離面位移測(cè)量技術(shù)，并對(duì)噪音影響下離面位移測(cè)量精度進(jìn)行了分析。塑料橡膠板變形實(shí)測(cè)結(jié)果表明，應(yīng)用本文改進(jìn)的方法可以得到較好測(cè)量效果。
　　 以數(shù)字圖像相關(guān)方法動(dòng)位移測(cè)量技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)參數(shù)識(shí)別理論ITD法，對(duì)懸臂梁自然振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)得懸臂梁上各點(diǎn)位移時(shí)程數(shù)據(jù)，識(shí)別出模態(tài)參數(shù)，擬合出模態(tài)振型，得到了與理論值符合較好的一、二階頻率和一階振型。為