全息干涉条纹图的计算机自动处理与识别

本文应用数字图象处理与识别技术在IBM-PC/AT微处理计算机图象处理系统上对复杂的全息干涉条纹图进行了自动分析,文中采用二维灰度值检测的方法获取条纹的准峰或谷值二值图形,然后通过细化得到条纹中心,提出了用记忆跟踪算法自动去除毛刺和噪声线段.在用光标进行人机对话标定零级条纹后,可自动识别出其它整数条纹级数.分数级条纹级数可在整数级条纹数据之间进行线性或非线性插值得到.最后给出了全息条纹图分析的实例.     

水中冲击波与弹性薄板耦合作用的研究

对水中冲击波与弹性薄板的流固耦合作用进行了研究,建立了实验装置。利用全息干涉法定量测量了水中动态流场,并测出受水中冲击波作用的弹性薄板在不同时刻的变形,得出相应的全息干涉条纹图。同时利用有限元法对水中冲击波与弹性薄板的流固耦合问题进行了数值计算。研究结果表明,用实验方法能够较好地模拟水中冲击波与弹性结构的耦合作用,用有限元法计算水中冲击波传播问题是可行的。     

一种通过条纹方向图提取散斑条纹中心线的方法

在光测力学中,如何从单幅散斑干涉条纹图中消除散斑噪声,高精度自动提取相位信息,是一项较困难的工作。本文提出了一种计算条纹方向的简单算法,以及通过条纹方向图提取散斑条纹中心线的方法。实验表明此方法对高噪声的散斑条纹图非常有效。     

一种通过改进Canny算子提取光弹条纹骨架线的方法

光弹性法是确定应力集中系数的有效手段，在实际工程中应力参数都是通过分析光弹干涉条纹图获得的，由于光弹干涉条纹图的复杂性，且影响成像质量的因素较多，因此如何从光弹干涉条纹图中撇开其复杂性，较高精度的提取骨架线，是一项较困难的工作，本文提出一种由改进的Canny算子对条纹方位图进行直接运算提取光弹条纹骨架线的算法，实验表明此方法对光弹条纹图很有效。     

光干涉条纹图的中心线提取算法

本文针对光干涉条纹图的特点,以近年来采用的多种方法为基础,找出了提取条纹中心线的“探索数”算法。分析和实验表明,该算法实现速度快,处理精度好,自动化程度高。本文介绍了该算法处理云纹图和全息图的实例。     

干涉条纹图处理的等值线窗口滤波和摄像测量在国防试验的应用

对图像进行滤波或称平滑是干涉条纹图像处理中的一项重要工作。一幅未经处理的原始图像或多或少存在着不同程度的噪声干扰,特别是散斑和Insar干涉条纹图,信噪比很低,难以处理。本文针对光测力学中光学干涉方法得到的条纹图,提出了一种新的滤波方法条纹等值线窗口滤波,并对这种滤波方法进行了研究讨论,提出了几种确定等值线窗口的不同方法。这种滤波方法根据干涉条纹图不同断面上灰度分布的不同特点,选择沿条纹走向的条纹等值线窗口进行滤波,在最大消除条纹图噪声的同时,也能保证对条纹损伤最小。摄像测量技术正在迅速发展和得到广泛应用,在国防试验和航天飞行任务中发挥着不可替代的作用。本文也介绍了作者近年来在该领域所做的应用研究,包括在火箭、导弹发射试验,冲击、碰撞等过程中的动态目标运动测量;针对航天航空和力学工程领域的视频图像实时分析;飞行器三维运动测量;基于投影条纹的物体三维形貌精密测量方法研究;以及对接航天器位置和姿态的实时测量。在这些应用中都实现了高精度测量。     

燃气射流起始冲击波场形态的实验研究

介绍利用激光摩尔偏折仪和压阻式压力传感器对发动机喷流起始冲击波的基本形态进行的研究． 研究结果验证了在燃气流团前存在着起始冲击波及发展初期具有非球面的特性,并提出了喷口起始冲击波波阵面发展的新结构,对前人有关起始冲击波发展结构的研究结果进行了修正．     

载波条纹图的处理及应用

本文提出一种载波条纹的处理方法，将变形前、后的载波条纹图分别经过条纹细化、抽取中心、级数编码、全场拟合等处理，首先求出全场每个像素点上的条纹级数，然后再对应相减，以得到仅仅由于变形引起的干涉条纹的全场分布，文中应用该方法分析处理了差分干涉条纹图，测量了水平热管周围的温度场、温度梯度场及壁面换热系数。     

连续测量爆轰波和冲击波波阵面位置的波长-时间映射型光纤光栅传感器技术

针对强度型线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)传感器测量爆轰波、冲击波波阵面位置时不仅需要LCFBG被完全破坏，而且需要其反射长波长处先于短波长处被破坏的缺点，建立了一种波长-时间映射型LCFBG传感器技术。该技术通过高重频、锁模飞秒激光器和色散光纤将爆轰波、冲击波作用下LCFBG的瞬态反射谱，转为相同形状的脉冲信号，然后根据该脉冲信号的3 dB时宽计算出LCFBG的长度，即为爆轰波、冲击波波阵面位置。对波长-时间映射型LCFBG传感器的时间分辨本领、波阵面位置的相对测量不确定度进行了分析，得出它们的值分别为10 ns和1.7%；针对波长-时间映射型LCFBG传感器，提出了一种二维时间映射数据处理方法，将脉冲信号的一维时间映射为二维时间，从而将脉冲信号转换为二维图形，再通过一系列变换，就可获得爆轰波、冲击波波阵面位置的二维图形。为验证该技术的有效性，用波长-时间映射型LCFBG传感器测量了JB-9014炸药的爆轰波波阵面位置，对位置曲线进行线性拟合得到的爆轰波速度为7.58 km/s，与电探针测量值7.63 km/s能很好地吻合，相对偏差小于1%。     

角色散FP干涉测速技术应用与分析

发展了固定腔结构的角色散FP干涉测速系统,干涉仪结构紧凑,采用固定腔标准具,实现了干涉 条纹永久免调,并且条纹常数的标定非常简单。该系统可用于靶面反射光强动态变化很大的场合,在电炮驱 动Mylar膜飞片实验中,光强变化达100倍时仍然获得了很好的结果。分析了标准具厚度误差、标准具端面 不平行、干涉条纹动态展宽和扫描图像畸变等因素对系统测量精度的影响以及系统的速度和时间分辨能力。     

The calculation of the density field from axisymmetric schlieren interferograms by the image processing techniques

The schlieren interferograms used to be analyzed in a qualitative way. In this paper, by means of the powerful computational ability and the large memory of computer; the image processing method is investigated for the digitalization of an axisymmetric schlieren interferogram and the determination of the density field. This method includes the 2-D low-pass filtering, the thinning of interferometric fringes, the extraction of physical information and the numerical integration of the density field. The image processing results show that the accuracy of the quantitative analysis of the schlieren interferogram can be improved and a lot of time can be saved in dealing with optical experimental results. Therefore, the algorithm used here is useful and efficient.     

Evaluation of perfect and imperfect-gas interferograms by computer

A digital method of evaluating interferograms was developed in order to extract the maximum amount of information from interferograms of complex-flow phenomena in shock tubes such as ionizing-gas shock structures and their induced laminar boundary layers as well as real-gas nonstationary oblique-shock-wave diffractions. The method is based on a new approach to the interpretation of interferograms. In this approach the spatial coordinates (x, y) of the various lines of interference (fringes) on the interferogram are put into digital form, thereby readily making computer analysis possible. The new method is not only many times faster but it also removes most of the painstaking drudgery from evaluating interferograms and provides for greater accuracy and insight.     

激光引爆起爆药的机理及其爆轰流场的干涉法研究

本文从实验上研究小型脉冲YAG激光引爆或引燃起爆药的可能性;在理论上,从激光热引爆的机理简述了激光引燃或引爆的判据。并采用大口径长程FP型干涉仪,外调制序列脉冲激光源和高速记录装置,获得了起爆药爆轰流场和燃烧温度场的时间序列干涉图,定量计算了爆轰冲击波的传播速度。     

Application of digital phase-shift holographic interferometry to weak shock waves propagating at Mach 1.007

Digital phase-shift holographic interferometry was applied to visualize weak shock waves and related phenomena quantitatively. This method of interferometry is an improved version of double-exposure holographic interferometry using digital image processing and a phase shift method. The obtained interferograms were analyzed using the Carré method. To evaluate the applicability of the interferometry to quantitatively visualize the phenomena, density profiles behind weak spherical shock waves generated with 500 μg of silver azide were examined. The results of the numerical analysis performed with the hydrocode AUTODYN were compared with those of the experiment. The Mach number of visualized shock waves was estimated to be 1.007 ± 0.001 at the pressure transducer near the test section. At the shock fronts, the density difference between the experimental and numerical results was within 0.3%.     

波浪环境中垂直射流紊动特性的实验研究

利用粒子图像测速技术PIV(particle imagevelocimetry)对有限水深规则波浪环境下垂直射流紊动特性进行了实验研究. 应用相位分析法从测量数据中分离出速度脉动项,用4种不同波高的波浪研究波高对射流紊动特性的影响,对紊动量的分布以及大小进行了分析. 结果表明波高对射流的紊动特性有显著影响,并且对流项对波高的变化较紊动扩散项更为敏感,紊动扩散项量值约是对流项的$1/8\sim1/3$, 在时均化的N-S方程中起的作用不可忽略.      

基于双色光干涉的面接触润滑油膜在线测量

根据面接触润滑油膜红绿双色光干涉强度调制信号,构造了基于光流和动态时间弯曲技术的追踪算法,对一维调制光强曲线上与膜厚具有对应关系的特定目标区域进行实时追踪,从而实现了在线实时膜厚测量.通过与稳态离线测量结果对比,验证了该在线测量系统的准确性和可靠性.利用该系统对三角波形式变速过程中流体动压润滑瞬时膜厚进行了测量,揭示了膜厚滞后于速度变化的规律.     

Image analysis of oil film interferometry — a method of measuring wall shear stress distributions

A method is described of measuring a wall shear stress distribution that varies in the direction of the flow. Variations in the height of a very thin oil film moving under the boundary layer generate interference fringes, which are recorded and digitised using image processing equipment.The evolution of the film surface in space and time can be reconstructed from the interference fringe patterns and used to calculate the shear stress field. This reconstruction is achieved by comparing the picture data with images that were calculated for prescribed heights that are adjusted iteratively, until the calculated intensities match the data.The method is applied to a flow approaching a step, and the results are compared with pulsed-wire measurements.     

基于Harris角点检测的位移测量算法

在力学实验中,位移和应变的测量是最基本任务之一。本文提出了一种基于Harris角点检测的位移测量算法。通过检测变形前图像的角点,然后利用光流跟踪技术在变形图像中搜索其匹配点,最终计算得到位移值。算法对图像采用网格划分方式进行计算,达到了全场测量的目的。实验结果表明,该算法位移测量精度高、稳定性好,可作为基于图像处理的无损测量方法。     

冲击波的小波数值计算方法

基于自适应小波配点法和人工黏性技术，构造出一种简单稳定的冲击波数值计算方法。采用小波阈值滤波，生成适应流场分布的多尺度自适应网格，并利用密度场最细尺度的小波系数构造幂函数形式的冲击波定位函数，用以判断冲击波位置。联合人工黏性与冲击波定位函数，自动根据流场梯度严格控制人工黏性的大小和分布。对强/弱冲击波管问题进行计算，结果表明，该方法能够准确捕捉冲击波和有效抑制数值振荡，并且使用简单、分辨率高、计算量小。