數(shù)字圖像相關(guān)方法及其試驗研究.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)字攝影技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù)的非接觸式光學(xué)測量方法，現(xiàn)已發(fā)展應(yīng)用于多個領(lǐng)域。在土木工程測量中，以其非接觸、高精度、全場測量等優(yōu)點，很好的彌補了傳統(tǒng)變形測量方法的不足，成為了一種令人矚目的測量方法。本文以國內(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;對二元三次曲面擬

2、合法進行了改進，提高了亞像素搜索精度;并將數(shù)字圖像相關(guān)方法應(yīng)用于離面位移測量和懸臂鋼梁振動模態(tài)測試研究中，取得了較好的測量效果。
　　 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。利用計算機模擬散斑圖，分析了圖像質(zhì)量、位移模式、計算方法選取對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，對高斯曲面擬合、二元二次曲面擬合、二元二次多項式曲面擬合、二元三次曲面擬合等進行了搜索精度對比研究，并對其中計算精度最優(yōu)的二元三次曲面擬合法進行了改進。在相關(guān)系數(shù)計算時引入距離加權(quán)系數(shù)，并將相關(guān)系數(shù)矩陣取對數(shù)后進行曲面擬合，得到了能與梯度法和N-R方法搜索精度相媲美的改進的曲面擬合方法。
　　 基于單目CCD的測量多用于平面內(nèi)測量，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)離面位移測量中。改進了基于單目CCD離面位移測量技術(shù)，并對噪音影響下離面位移測量精度進行了分析。塑料橡膠板變形實測結(jié)果表明，應(yīng)用本文改進的方法可以得到較好測量效果。
　　 以數(shù)字圖像相關(guān)方法動位移測量技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)參數(shù)識別理論ITD法，對懸臂梁自然振動模態(tài)進行了測試。測得懸臂梁上各點位移時程數(shù)據(jù)，識別出模態(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