基于一阶及二阶灰度梯度的散斑图质量评价方法
发布时间：2019-10-08 10:25
【摘要】：散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础,提出了一种新的评价参数——平均一阶及二阶灰度梯度商,该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说,一阶灰度梯度的曲面比较光滑,而一阶及二阶灰度梯度商的曲面比较粗糙。采用Zhou等人提出的方法制作了80张模拟散斑图,对这些模拟散斑图的传统参数和提出参数进行了计算。结果表明:当散斑半径相同时,随着散斑数量的增加,两种参数均先增加,后减小;当散斑数量一定时,二者均有一个峰值;散斑半径越大,提出参数的峰值越大,而传统参数的峰值越小。对提出参数的峰值所对应的4张散斑图进行了多次连续平动,并使用DIC方法测量了测点的水平位移。结果表明,在提出参数越大的散斑图上测点的水平位移误差越小,在一定程度上验证了提出参数的正确性。
【图文】：
为散斑中心点；然后根据下式计算区域内任一点的灰度：Ｉ（ｒ）＝∑ｓｋ＝１Ｉ０ｅｘｐ－｜ｒ－ｒｋ｜２ａ（）２（５）式中ｒ是任一点的坐标向量；Ｉ（ｒ）是任意一点的灰度；ｓ为散斑数量；ａ为散斑半径；ｒｋ为任一个散斑中心点的坐标向量；Ｉ０为散斑的峰值灰度。最后将所有点的灰度Ｉ（ｒ）保存为数字图像，即可获得模拟散斑图。在该方法中，每个散斑被称为高斯散斑，散斑呈圆形。根据该方法制作了两张不同散斑数量的模拟散斑图，如图１所示。这两张图的大小均为２５６×２５６像素，峰值灰度均为２５５，散斑半径均为５像素，散斑数量分别为１和５００。（ａ）（ｂ）图１两张模拟散斑图（ａ）散斑数＝１；（ｂ）散斑数＝５００。２．２单个散斑的灰度梯度及灰度导数根据式（２），本文提出的散斑图质量评价参数为一阶及二阶灰度梯度商在整幅图像上所有像素的平均值。为了加深理解，有必要研究该参数组成部分的分布规律。一般来说，散斑图上有成百上千个散斑，，为了避免散斑之间的相互干扰，这里仅给出了包含１个散斑的图像（图１（ａ））的各种结果。首先对灰度场进行分片双三次样条插值，得到灰度函数（式（３））；然后根据式（４）得到一阶灰度导数（单位：像素－１）和二阶灰度导数（单位：像素－２），进而得到灰度梯度；最后由式（１）和式（２）得到一阶灰度梯度和一阶及二阶灰度梯度商。图２分别给出了灰度场ｆ、一阶灰度梯度ｆ２ｘ＋ｆ２i幔ǖノ唬合袼兀保⒍谆叶忍荻龋妫玻妫玻玻妫
本文编号：2546256
【图文】：
为散斑中心点；然后根据下式计算区域内任一点的灰度：Ｉ（ｒ）＝∑ｓｋ＝１Ｉ０ｅｘｐ－｜ｒ－ｒｋ｜２ａ（）２（５）式中ｒ是任一点的坐标向量；Ｉ（ｒ）是任意一点的灰度；ｓ为散斑数量；ａ为散斑半径；ｒｋ为任一个散斑中心点的坐标向量；Ｉ０为散斑的峰值灰度。最后将所有点的灰度Ｉ（ｒ）保存为数字图像，即可获得模拟散斑图。在该方法中，每个散斑被称为高斯散斑，散斑呈圆形。根据该方法制作了两张不同散斑数量的模拟散斑图，如图１所示。这两张图的大小均为２５６×２５６像素，峰值灰度均为２５５，散斑半径均为５像素，散斑数量分别为１和５００。（ａ）（ｂ）图１两张模拟散斑图（ａ）散斑数＝１；（ｂ）散斑数＝５００。２．２单个散斑的灰度梯度及灰度导数根据式（２），本文提出的散斑图质量评价参数为一阶及二阶灰度梯度商在整幅图像上所有像素的平均值。为了加深理解，有必要研究该参数组成部分的分布规律。一般来说，散斑图上有成百上千个散斑，，为了避免散斑之间的相互干扰，这里仅给出了包含１个散斑的图像（图１（ａ））的各种结果。首先对灰度场进行分片双三次样条插值，得到灰度函数（式（３））；然后根据式（４）得到一阶灰度导数（单位：像素－１）和二阶灰度导数（单位：像素－２），进而得到灰度梯度；最后由式（１）和式（２）得到一阶灰度梯度和一阶及二阶灰度梯度商。图２分别给出了灰度场ｆ、一阶灰度梯度ｆ２ｘ＋ｆ２i幔ǖノ唬合袼兀保⒍谆叶忍荻龋妫玻妫玻玻妫
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