数字散斑相关技术研究

摘要

数字散斑相关技术是一种重要的光学测量技术，由于其系统简单，对环境要求低，已广泛应用于各种领域。该技术在测量面内位移有着精度高、非接触、全场测量等优点。
　　本文阐述了数字散斑相关技术的基本原理，介绍了现有的几种搜索算法及亚像素位移的两种获取方法。数字散斑相关技术的算法种类多，大部分能够计算亚像素位移的算法都需要在计算之前获取一定的整像素位移信息。粒子群算法是一种基于模拟生物种群的智能搜索方法，具有很强的全局搜索能力和局部搜索能力。
　　本文通过灰度插值构造亚像素子区，改进了粒子群散斑相关算法，使其能够直接测得数字散斑图中亚像素位移。论文具体工作及主要创新内容如下：
　　1.通过对数值模拟散斑图的面内位移测量、面内转角测量和单向拉伸应变测量对粒子群散斑相关算法进行了分析研究，讨论了粒子群算法中不同参数对算法收敛性的影响和在不同量级测量下的误差大小，验证了该算法测量亚像素位移时的可靠性。
　　2.通过面内平移实验、面内转动实验和面内一般运动实验，对比了粒子群散斑相关算法和现有的曲面拟合散斑相关算法的测量精度及测量范围，实验结果表明粒子群散斑相关算法在微小面内位移精度上要优于曲面拟合散斑相关算法，同时在测量量级上要高于曲面拟合散斑相关算法。
　　3.在粒子群散斑相关算法的实验应用中，比较了不同量级灰度插值下亚像素粒子群算法与整像素量级的粒子群算法，结果表明基于粒子群算法的亚像素数字散斑相关算法测量不同量级的位移都能够达到很好的效果。

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注释表

缩略词

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 本文研究目的

1.3 本文主要研究内容

第二章 数字散斑相关

2.1 数字散斑相关原理

2.2 数字散斑相关算法

2.3 亚像素位移计算

2.4 小结

第三章 粒子群数字散斑相关原理

3.1 粒子群算法

3.2 粒子群数字散斑相关算法

3.3 小结

第四章 粒子群数字散斑相关模拟

4.1 模拟散斑图制作

4.2粒子群算法参数选择

4.3 模拟散斑面内位移计算

4.4 模拟散斑面内转角计算

4.5 模拟散斑拉伸应变计算

4.6 小结

第五章 粒子群数字散斑相关实验

5.1 面内平移实验

5.2 面内转动实验

5.3 面内一般运动实验

5.4 粒子群算法的应用

5.5 小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文