数字图像相关技术中散斑质量评价标准的研究
[Abstract]:As a non-contact, non-interference all-field optical measurement technique, digital image correlation method has been widely used in the measurement of morphology, motion and deformation in the field of experimental mechanics, and has been paid more and more attention because of its simplicity and practicability. Digital image correlation methods are now very mature, has emerged a number of user-friendly, powerful commercial software. Because the digital image correlation method is based on tracking and measuring the texture features of the specimen surface, speckle pattern is very important to the digital image correlation method. Unfortunately, the speckle used in the current experiment still lacks a unified production standard, different scholars adopt different speckles, and different commercial companies recommend different specks, and there is no agreement among the front-line experimenters. It is difficult to decide even which speckle works better. The reason for this phenomenon lies in the lack of complete speckle criteria. Because the optimal speckle should correspond to the minimized calculation error, the complete speckle quality evaluation standard should be based on the deep understanding of the digital image correlation calculation error. Although after more than ten years of research, the deep physical mechanism of the system error caused by interpolation error in digital image correlation is still unknown, the theoretical analysis encountered considerable resistance, and the simple and effective estimation algorithm of interpolation error still does not exist. Interpolation deviation is the bottleneck to put forward complete speckle quality evaluation standard. For the error introduced by the noise which is also the systematic error, the existing evaluation algorithms also have many shortcomings, so they can not be applied to the high-precision generalized interpolation algorithms such as B-spline, O-MOMS and so on, which are widely used at present. The purpose of my doctor's work is to solve the problem of interpolation deviation, and to propose a noise-introduced error estimation formula which is suitable for generalized interpolation algorithms. A complete speckle quality evaluation standard is put forward considering random errors and systematic errors. The main results obtained in this paper are as follows: (1) in respect of interpolation deviation, the analytical expressions of interpolation deviation of continuous and discrete signals are derived, the deep physical essence of interpolation deviation is revealed, and the concept of interpolation deviation kernel is put forward. It is shown that the interpolation deviation is determined by the integral of the product of the interpolation deviation kernel and the power spectrum of the image. A simple, fast and effective interpolation deviation estimation algorithm is proposed. The random integration method is introduced for the first time in the field of digital image correlation, which reduces the interpolation deviation by one order of magnitude. (2) in the aspect of noise introduction deviation, a more generalized, concise and graceful noise introduction deviation theory system is proposed. In this paper, a simple and effective error estimation algorithm for noise introduction is proposed, which can directly explain the cause of noise error. (3) in the case of random error, the analytic expression of correlation random error for digital image is derived in the case of non-uniform noise. Finally, it is verified by real experiments. (4) in speckle quality evaluation, the theoretical results of interpolation deviation, noise introduced deviation and random error are integrated, and the analytical expression of total error related to digital image is deduced. A complete speckle quality evaluation standard is proposed.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O348.1
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,本文编号:2442252
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