基于图像的主动脉弓运动和变形参数自动跟踪测量方法

提出一种基于动物实验序列图像的自动跟踪方法,测量主动脉弓在体运动和变形。在测量的初始帧,手动选取测量窗口,采用像素灰度值的梯度算法对图像测量窗口内的边界进行自动识别,得到主动脉弓的真实边界,进而调整测量窗口至最佳位置。在后续帧中,自动跟踪最佳测量窗口的位置,测量主动脉弓不同部位动脉直径和中心点位置随时间的变化。通过对四只兔子的实验测量,结果发现:主动脉弓具有一定锥度,在弓部直径最大,且主动脉弓在体运动和变形周期与心动周期之间存在较强的相关性。结论与生理现象或已有实验结果一致,表明基于图像的自动跟踪方法在测量主动脉弓运动与变形时不仅可行,而且可靠。     

高速摄影胶片的数据自动分析研究

本文介绍一种自行研制的高速摄影胶片的自动分析系统．记录物体冲击、爆炸或高速运动的胶片通过可定画幅控制的胶片传送机构，由摄像机将图像转化成电信号，并存储在数字图像处理系统中，通过自动分析软件对特征点进行提取和相关匹配分析，可确定运动物体上各特征点的运动变化．同时该系统还具备消除摄影、影像系统畸变影响的功能，确保数据处理的精度．     

高速摄影胶片的数值自动分析研究

本文介绍一种自行研制的高速摄影胶片的自动分析系统。记录物体冲击，爆炸或高速运动的胶片通过可定画幅控制的胶片传送机构，由摄像机将图像转化成电信号，并存储在数字图像２处理系统中，通过乍分析软件对特征点进行提取和相关匹配分析，可确定运动物体上各种特征占的运动变化。同时该系统还具备消除摄影像系统畸变影响的功能，确保数据处理的精度。     

二维粒子图像测速系统的研制

研制了一套二维粒子图像测速系统,该系统采用CCD对流场中的示踪粒子视频图像进行采集,以拓扑映射的新方法完成料粒子像对的匹配;整个过程无需人工干预,处理结果声速、准确、可靠,如每处理一幅图像仅需5分钟,匹配准确度达95％以上,其结果可给出被测流场的速度分量、速度矢量、等流函数线和等涡线等。该系统与业已建成的多相分离实验模拟系统相配套,可用来对多种设备内流场进行多参数、多工况实验诊断,为揭示设备工作机理、优化设备结构等提供了有效手段。     

材料力学性能显微测试系统

介绍了适用于毫、微米量级材料的力学性能测试系统,该系统包括微型加力装置、显微镜及数字图像处理系统。通过计算机控制,加力机构可以对微小试件按力或位移控制方式加载,载荷大小通过传感器直接由计算机数字化。试件的变形测量采用数字图像相关技术,通过序列图像分析方式,获得试件在不同外力作用下对应的变形,从而获得该材料的应力应变关系。在利用显微镜对微细观图像进行放大时,图像的畸变会影响相关计算的精度,本文采用了精度极高的正交栅板,对成像系统进行标定,有效地消除了高放大倍数下的图像畸变。图像相关技术对被测物体的表面处理非常敏感,本文也对这一问题进行了讨论,并给出两个不同的应用实例。第一个为材料性能试验,对厚度为0.1mm的铝材进行单向拉伸,给出了材料的应力应变关系;第二个为稳态裂纹扩展试验,对用人牙制作的紧凑拉伸试件进行测试,获得裂尖后的COD曲线。实验表明,该测试系统在微细观力学实验中具有广阔的应用前景。     

DVC中内部散斑质量评价及计算体素点的优化选择

数字体图像相关方法(digital volume correlation, DVC)是一种可测量物体内部三维全场变形的先进实验力学测试技术, 通过分析由体图像成像设备(如X-ray CT)获取的物体变形前后的三维体图像, DVC可获得物体内部具有亚体素精度的三维变形信息. 在应用DVC测量内部变形时, 被测试样体图像的内部散斑质量对其测量精度有着重要影响. 本文从DVC算法位移测量误差的理论分析和数值模拟实验两方面证实了DVC的位移测量误差与计算子体块的灰度梯度平方和(sum of square subvolume intensity gradient, SSSIG)值呈负相关关系, 即: 计算子体块的SSSIG值越大, 其位移测量精度越高, 因此SSSIG可用于体图像内部散斑质量的定量评价. 尽管直接增加计算子体块尺寸可以增加SSSIG, 但是较大计算子体块内更多的计算点会导致计算量的显著增加. 为此, 本文进一步提出一种计算体素点优化选择方法, 该方法通过将计算子体块中灰度梯度较小的体素点剔除出计算, 以实现在增大计算子体块尺寸的同时不会显著增加计算量. 模拟和真实实验结果显示了该计算体素点优化选择方法的有效性.      

数字散斑相关测量中亚像素位移测量方法的比较

本文介绍了数字散斑相关测量中确定亚像素位移的几种方法，包括对相关系数的插值、拟合以及基于图像梯度的两种方法，文中详细比较了这几种方法，并以计算结果的相对误差为依据，给出了这几种方法在应用中的参考选择标准。     

高速分幅成像系统中图像的几何校正与配准

针对高速分幅的多幅成像系统的特殊结构，阐述了系统所获多幅图像间存在的差异及其产生的原因；在有时间分辨并需进行相互比较的情况下，应对这些图像作一系列的图像处理以得到可靠的、可用于比较的数据。针对高速分幅的多幅成像系统的图像处理主要是图像的几何校正与配准，包括图像的像元响应的平场校正、图像的几何变形校正、图像位置配准等，对此作了进一步的阐述。对序列图像作初步处理，获得了一些改善效果。     

散斑图像相关数字技术原理及应用

研究图像处理技术在散斑测量中的应用，提出了一种散斑图像相关数字技术，该方法引进了亚像素技术，采用重心算法计算特征斑的重心，避免了数字散斑相关法计算相关系数的繁复过程；应用位移和应变的有关公式，可以获得物体变形实验曲线，实验结果表明，该方法在工程实际现场、振动过程以及变形测量的自动化等方面有着广泛的应用潜力，从而为光测力学拓展应用领域、实现自动化测量展现了新的前景。     

数字图象测量系统灵敏度分析

在目前常规图象分辨率基础上，对数字图象相关测量方法的灵敏度进行分析，给出了位移和应变测量的灵敏度，并讨论了影响灵敏度的有关因素，进而指出，数字图象测量系统特别适合于各种位移场的大变形场的定量测量，在配制了相应的光学观察仪器后。也基本适合一般变形场的测量。     

Statistical Analysis of the Effect of Intensity Pattern Noise on the Displacement Measurement Precision of Digital Image Correlation Using Self-correlated Images

This paper discusses the effect of intensity pattern noise on the displacement measurement precision of digital image correlation (DIC). Through mathematical deduction, a formula is presented to estimate the displacement measurement error caused by intensity pattern noise. The resulting formula synthetically reflects the effects of the variance of noise, the intensity variance and the subset size on the displacement measurement precision. To verify the correctness of the resulting formula, two experiments are done. The first one is a real self-correlation experiment, and aims to analyze the effect of the subset size, while the second is a numerical self-correlation experiment, and is to analyze to the effect of the different noise levels. The experimental results are in good agreement with the theoretical predictions. The project is supported by the National Science Foundation of China (10572103).     

玻璃带实时质量检测新方法研究

目前,浮法玻璃缺陷妨碍了它在重大技术领域中的应用,它不但影响了产品的外观,而且由于它的不平整度及屈光度的影响,使得人们透过玻璃观察实物时受到障碍。为此必须研制新的检测方法在浮法玻璃带退火窑出口处至浮法线切割之间区域进行质量检测,对不符合质量标准的玻璃缺陷在线切割。本文提出一种新的检测方法实时相移数字云纹检测方法,该方法不仅能够对气泡、结石、锡点以及其它类缺陷进行有效的分类,而且能够进一步地测出缺陷的尺寸、形状、位置及屈光度等质量参数,并且最小缺陷尺寸的检测量级能达到0.5mm。本文还开发出了一套完整的检测系统,其硬件系统包括高速线阵摄像机、荧光灯、光栅、PC机;软件系统由改进的边缘跟踪算法、求相解相算法、噪声处理及各种图像处理算法组成。     

数字图像相关曲面拟合法相关系数修正算法的实验研究

为了提高数字图像相关曲面拟合法亚像素定位精度,经研究发现,在实际应用中,曲面拟合法在亚像素位移为0.5像素左右时会发生较大的波动,与实际亚像素位移发生一定偏离,导致此位置位移的不连续。本文通过分析曲面拟合法亚像素位移偏离真实位移的原因,给出了具体修正方法,用模拟平移实验讨论了修正系数k和子区大小对修正结果的影响,用三点弯曲实验验证了修正方法在复杂变形情况下的有效性,提高了曲面拟合法在实际应用中的测量精度。     

油水两相渗流压力脉动的实验及数值分析

本文用高精度的压差传感器和高速度的数据采集设备同时测量出油水两相流体在多孔介质流动时产生的较大压力降和微小压力脉动,应用自行研制的大型数据处理软件对恒流速水驱油的两相渗流压力脉动实验数据进行了分析,发现不同阶段压力脉动具有明显的频谱特性和时间相关特性的不同,在第三阶段（油为主,水增加阶段）谱能增加最大,时间正相关程度最强。     

基于序列图像的鱼游运动机理分析

自上世纪60年代起,鱼游运动机理分析一直是研究的热点之一。本文提出了一种基于序列图像的鱼游运动机理分析方法,从图像处理的角度来分析鱼游运动机理问题。该方法首先通过图像差分得到鱼体的轮廓,然后利用能量函数自动抽取游动鱼体的体干曲线。在此基础上,通过样条曲线参数拟合进一步得到鱼体游动时体干曲线形变的准确数据和各种运动学参数。以黑鳍鲨稳态游动为例,本文还建立了鲹科模式游动的运动学参数模型并讨论了模型中参数对鱼体游动的影响。实验表明,相比于传统方法,本文所提出的方法无需对实验环境和对象加以限制,可以自动获得鱼类游动时的体干曲线形变的准确数据,从而据此建立更加真实有效的鱼游运动学参数模型。     

Real-time analysis of isochromatics and isoclinics using the phase-shifting method

This paper studies a new real-time phase-shifting method for the analysis of isochromatic and isoclinic parameters in photoelasticity. By rotating an analyzer at a constant rate and an output quarter-wave plate at a double rate of the analyzer and recording images by a CCD camera continuously, sequential images which brightness is integrated by sensors in a CCD camera during phase-shifting are obtained. Then, the distributions of the isochromatic and isoclinic parameters are obtained immediately and quantitatively using the proposed phase-shifting algorithm. The proposed method can be applied to high-speed inspection of optical elements or glass products. Also, it is expected that slowly varying time-dependent problems can be analyzed by the proposed method.     

PIGA自动化实时测试系统的设计与实现

本文介绍一种针对摆式积分陀螺加速度计（ＰＩＧＡ）的输出与回路状态变量进行实时测试的自动化测试系统。根据对测试系统的测试要求和多路待测试的信号特点，设计了一套集外中断计时、ＧＰ—ＩＢ总线接口、实时数据与图象动态显示、完美的用户界面于一体的测试软、硬件，并对采样数据的处理进行了研究，该实时测试系统在工程实际应用中精度较高，取得了较为满意的效果     

大变位时物体变形测量的相关性恢复方法

本文提出根据白光散斑图像数据模拟刚体位移复位的相关性恢复方法，以解决物体大变位情况下的变形测量问题     

Mesoscale measurement of strains by analyzing optical images of the surface of loaded solids

An algorithm for estimating the strains in solids at the mesoscale level, which is based on constructing fields of displacement vectors and calculating strain components, is studied and tested. Verification of the method is performed by comparing the analytically calculated strain components with experimental data obtained on the basis of model images and images recorded by a TOMSC optical TV measurement system during tension of polymer samples. The estimates of the strain components obtained by a correlation analysis of images are shown to be in good agreement with the results of analytical calculations for known loading parameters and sizes of the images under analysis. The results of the study confirm that the TOMSC system can be used to estimate local strains by processing images of the surface of loaded samples of materials. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 47, No. 6, pp. 158–164, November–December, 2006.