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移动最小二乘三次曲面拟合法分析图像亚像素位移 被引量:7
1
作者 伍卫平 何玉明 胡而已 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期224-227,共4页
曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关技术中的主要方法之一。它具有抗噪声能力强和精度高等特点。本文着重讨论了移动最小二乘三次曲面拟合方法,并与传统的三次曲面拟合法进行了比较。通过模拟和实验分析表明,移动最小二乘三次曲面... 曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关技术中的主要方法之一。它具有抗噪声能力强和精度高等特点。本文着重讨论了移动最小二乘三次曲面拟合方法,并与传统的三次曲面拟合法进行了比较。通过模拟和实验分析表明,移动最小二乘三次曲面拟合方法具有更高的亚像素定位精度,且稳定性良好。 展开更多
关键词 曲面拟合 数字图像 移动最小二乘 相关技术 亚像素
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基于双目视觉和圆形标记点的发动机位移精确测试技术
2
作者 高玉闪 闫松 张志伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期158-167,共10页
为了精确测量发动机静力试验和摇摆试验中结构的三维变形,提出一种基于双目视觉和圆形标记点的高精度位移测量方法,通过在发动机结构表面粘贴反光圆形标记点,并拍摄结构变形过程中的图像序列来识别位移。首先,使用Sobel边缘检测算法提... 为了精确测量发动机静力试验和摇摆试验中结构的三维变形,提出一种基于双目视觉和圆形标记点的高精度位移测量方法,通过在发动机结构表面粘贴反光圆形标记点,并拍摄结构变形过程中的图像序列来识别位移。首先,使用Sobel边缘检测算法提取每个圆形标记点的像素级边缘信息;然后,通过基于插值的亚像素边缘检测方法获取亚像素级边缘点,以更准确地确定标记点的位置;最后,利用椭圆最小二乘法对标记点的边缘轮廓进行拟合,从而实现对标记点的精确定位。为了评估该方法的性能,对隔振云台上的静止标记点进行了位移测量。当相机距离标记点0.6 m时,面内2个方向的位移测量标准差分别为0.36μm和0.32μm,离面位移的测量标准差为0.58μm。此外,通过使用位移台提供的标准位移,进一步验证了该算法在处理与相机平面夹角达60°斜面和?12 mm细管路等结构位移测量时的适用性。将该视觉测量系统应用于某发动机机架的静力试验,取得了令人满意的结果。试验表明,该算法能够实时跟踪29个圆形标记点的位移,并且与电感式位移传感器测试结果的最大误差仅为5.6%。与传统的接触式位移测试方法相比,视觉测试方法具有布置迅速、成本低、测量精度高以及增加测量数量不会显著增加工作量等诸多优点,这使其成为一种替代传统位移测试的可靠且有效的方法。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 双目视觉 圆形标记点 亚像素 位移
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基于数字图像相关方法的亚像素位移迭代算法性能
3
作者 孟祥印 徐启航 +3 位作者 肖世德 李杨 赵斌 李光辉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期129-146,共18页
在对图像位移进行测量时,不同亚像素位移迭代算法的性能不同,将反向组合对角近似算法和反向组合Dog-Leg算法用于数字图像相关法并进行位移测量,同时对反向组合Levenberg-Marquardt算法的参数更新策略进行简化,以反向组合高斯牛顿(IC-GN... 在对图像位移进行测量时,不同亚像素位移迭代算法的性能不同,将反向组合对角近似算法和反向组合Dog-Leg算法用于数字图像相关法并进行位移测量,同时对反向组合Levenberg-Marquardt算法的参数更新策略进行简化,以反向组合高斯牛顿(IC-GN)法作为对比,通过模拟散斑图像和真实散斑图像的压缩变形实验,对3种算法的性能进行对比,并进行相应的评估。实验结果表明:在模拟散斑实验中,各个算法在收敛速度、收敛频率和计算速度上各有不同;在真实实验下,小变形实验得到与IC-GN法相似的精度,大变形实验得到的收敛半径更大。 展开更多
关键词 测量 数字图像相关法 亚像素位移 反向组合对角近似算法 反向组合Levenberg-Marquardt算法 反向组合Dog-Leg算法
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基于微位移技术的图像测量系统自动校准 被引量:3
4
作者 胡云 周铭 《工业控制计算机》 2009年第10期30-31,共2页
为了满足图像定位精度和图像测量系统的亚像素精度,基于微位移技术的图像测量系统已广泛用于工业生产。本系统由摄像机来获取图像,交由计算机进行图像处理和控制驱动电源,从而微位移器发生微小形变,以达到系统要求的测量精度。压电陶瓷... 为了满足图像定位精度和图像测量系统的亚像素精度,基于微位移技术的图像测量系统已广泛用于工业生产。本系统由摄像机来获取图像,交由计算机进行图像处理和控制驱动电源,从而微位移器发生微小形变,以达到系统要求的测量精度。压电陶瓷微位移器具有精度高,动态响应好,成本低,减少人为误差,而且能实现对系统性能的在线自评价。 展开更多
关键词 机器视觉 亚像素 微位移 摄像机标定
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基于改进梯度法的数字图像相关亚像素位移求解算法 被引量:2
5
作者 董一 王桂荣 洪亮 《现代电子技术》 2022年第17期29-34,共6页
在数字散斑相关法中,传统梯度法搜索的亚像素测量精度已无法满足实际工程中的要求。针对此问题,提出了一种基于插值和梯度的亚像素位移测量混合算法。该算法在已知整像素配准点的基础上,先利用双三次插值法粗匹配出精度为0.2 pixel的亚... 在数字散斑相关法中,传统梯度法搜索的亚像素测量精度已无法满足实际工程中的要求。针对此问题,提出了一种基于插值和梯度的亚像素位移测量混合算法。该算法在已知整像素配准点的基础上,先利用双三次插值法粗匹配出精度为0.2 pixel的亚像素配准点,再通过梯度法匹配得到更高精度的亚像素配准点,避免了梯度法在一阶泰勒公式展开时的舍弃量过大问题,在不提升摄像机分辨率的情况下,有效地提高了测量精度及计算效率。通过仿真实验测试了该算法的性能,并与曲面拟合法、插值法及梯度法进行对比,显示该算法的精度可达0.01 pixel,高于另外三种算法的精度。此外通过刚体平移实验检验该算法在实际应用中的效果,实验结果显示,所提算法的位移精度可达0.001 mm,误差在0~3%之间,计算时间为0.027 s。综上所述,所提出的亚像素位移测量混合算法的精度较高,计算效率也满足工程应用的要求。 展开更多
关键词 亚像素位移 数字图像 改进梯度法 数字散斑相关法 像素配准点 双三次插值法 粗匹配 曲面拟合法
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数字散斑亚像素小角位移测量的曲面拟合法 被引量:3
6
作者 王志军 于之靖 +2 位作者 马凯 吴军 诸葛晶昌 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期256-263,共8页
与传统测量方法相比,数字散斑相关法由于其目标特征单元网格划分的灵活性,能够更好地满足不同场合小角位移的测量需求。针对该方法亚像素小角位移测量的曲面拟合参数选择问题,研究了亚像素测量图像小角旋转前后的九点二次曲面拟合法,并... 与传统测量方法相比,数字散斑相关法由于其目标特征单元网格划分的灵活性,能够更好地满足不同场合小角位移的测量需求。针对该方法亚像素小角位移测量的曲面拟合参数选择问题,研究了亚像素测量图像小角旋转前后的九点二次曲面拟合法,并根据计算机生成模拟散斑进行模拟实验分析,得到最佳误差效率优化条件下的曲面拟合法求解亚像素小角位移的最佳散斑尺寸3.5pixel、计算窗口尺寸41×41pixel和拟合窗口尺寸3×3pixel。实验验证了上述测量参数的有效性,为进一步的曲面拟合法数字散斑成像角位移测量提供参考。 展开更多
关键词 光学测量 数字散斑相关 亚像素 曲面拟合 散斑尺寸 小角位移
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数字散斑相关方法全场变形快速测量 被引量:2
7
作者 卢宇 卢荣胜 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第12期1828-1837,共10页
采用亚像素初始值结合插值系数双缓存方法提高反向组合算法计算效率,用于数字散斑相关方法全场变形测量。首先根据反向组合算法迭代特性,采用相关系数拟合法得到亚像素位移初始值代入反向组合算法,加速单点匹配迭代收敛速度;然后由全场... 采用亚像素初始值结合插值系数双缓存方法提高反向组合算法计算效率,用于数字散斑相关方法全场变形测量。首先根据反向组合算法迭代特性,采用相关系数拟合法得到亚像素位移初始值代入反向组合算法,加速单点匹配迭代收敛速度;然后由全场变形计算特点,采用插值系数双缓存方法提高全场亚像素变形计算效率。本算法在单点匹配时,速度加快了10.33%;全场变形计算时,速度提升了24.93%。由此证明本算法能有效提高基于反向组合算法的数字散斑相关方法全场变形计算效率。 展开更多
关键词 数字散斑相关 反向组合算法 亚像素位移 全场变形测量 效率
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一种组合式DIC算法在亚像素级位移测量中的应用 被引量:2
8
作者 葛朋祥 李桂华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第11期258-263,共6页
数字图像相关法(DIC)在位移测量中对搜索速度和测量精度均有较高的要求。在亚像素级测量中,一些不错的算法在速度和精度上很难兼顾。提出了一种组合式DIC算法,即以自适应遗传算法为基础快速得到亚像素级的最大相关系数点,然后以该点为... 数字图像相关法(DIC)在位移测量中对搜索速度和测量精度均有较高的要求。在亚像素级测量中,一些不错的算法在速度和精度上很难兼顾。提出了一种组合式DIC算法,即以自适应遗传算法为基础快速得到亚像素级的最大相关系数点,然后以该点为拟合窗口,通过样条插值和二次曲面拟合得到亚像素位移值。以模拟散斑图为研究对象,对组合式DIC算法的测量精度、测量稳定度、搜索速度进行分析。结果表明:组合式DIC算法在搜索速度、测量精度、测量稳定性上比单独一个算法有明显的综合优势,可以满足DIC在亚像素级微小位移测量上对速度、精度的要求。 展开更多
关键词 测量 数字图像相关法 自适应遗传算法 亚像素位移 曲面拟合 样条插值
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梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法 被引量:7
9
作者 徐飞鸿 时明雪 郑璐 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期451-456,462,共7页
数字图像相关方法作为光学测量的一种测量方式在结构变形测量中有广泛应用,其中亚像素位移测量精度成为关键。基于亚像素位移测量精度影响因素的分析,研究了计算子区灰度插值、计算窗口大小以及拟合距离对亚像素位移测量的影响。提出了... 数字图像相关方法作为光学测量的一种测量方式在结构变形测量中有广泛应用,其中亚像素位移测量精度成为关键。基于亚像素位移测量精度影响因素的分析,研究了计算子区灰度插值、计算窗口大小以及拟合距离对亚像素位移测量的影响。提出了一种梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法,即,先采用梯度法计算出结构的亚像素位移,再对计算子区进行亚像素插值,然后调整拟合距离进行亚像素曲面拟合。最后利用计算机模拟算例验证了该方法具有良好的计算效率、计算精度及抗噪声能力。 展开更多
关键词 光学测量 数字图像相关 亚像素位移测量 梯度-曲面拟合 计算精度 拟合距离
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高斯滤波对规则斑点图像的亚像素匹配精度影响研究 被引量:6
10
作者 谈杰 范乃吉 +3 位作者 白斌 谭宁 李银刚 赵远情 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第4期6-11,共6页
针对数字图像相关法中亚像素匹配误差,提出一种适用于规则斑点图像的高斯滤波预处理方法来降低亚像素匹配误差,模拟了恒定、线性、二次和三次位移场,并采用不同标准差的高斯滤波器分别对图像进行处理。试验结果表明:在不同的位移场下,... 针对数字图像相关法中亚像素匹配误差,提出一种适用于规则斑点图像的高斯滤波预处理方法来降低亚像素匹配误差,模拟了恒定、线性、二次和三次位移场,并采用不同标准差的高斯滤波器分别对图像进行处理。试验结果表明:在不同的位移场下,当采用标准差σ=0.75 px的高斯滤波器处理后,图像的亚像素匹配误差降低到最低,并且通过与随机散斑图像对比分析,证明该方法只适用于规则斑点图像,最后对焊接图像进行分析,验证了该方法的稳定性。 展开更多
关键词 数字图像相关法 亚像素匹配误差 高斯滤波 位移场
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基于Lagrange插值的数字图像相关亚像素位移测量算法
11
作者 刘小勇 郑晓林 +5 位作者 李荣丽 黄远泽 徐哲 李凯凯 裴晓日 张晓伟 《影像科学与光化学》 CAS 2024年第5期407-415,共9页
本文旨在通过改进经典Newton-Raphson算法中的插值方法来优化数字图像相关(DIC)亚像素位移测量的计算效率。针对经典Newton-Raphson算法在数字图像相关亚像素位移测量中应用的双三次样条插值算法,特别是在需要计算边界点灰度梯度(即灰... 本文旨在通过改进经典Newton-Raphson算法中的插值方法来优化数字图像相关(DIC)亚像素位移测量的计算效率。针对经典Newton-Raphson算法在数字图像相关亚像素位移测量中应用的双三次样条插值算法,特别是在需要计算边界点灰度梯度(即灰度值的一阶导数)时,存在计算量大的问题,本文提出一种基于Lagrange插值的改进算法作为解决方案。Lagrange插值算法在未增加计算节点数的情况下,成功避免了边界点灰度梯度的计算,使插值效率可提高近1/3。应用数值模拟实验和真实刚体平移实验对本文算法的性能进行验证。结果表明,本文算法在保持求解精度的同时,计算测量效率较传统Newton-Raphson算法有了明显提升。单点插值效率平均提升近30%;单点测量效率平均提升近20%。本文首次将Lagrange插值算法应用于数字图像相关的亚像素位移测量中,解决了双三次样条插值算法计算量大的问题,为相关领域提供了一种更为优化的变形测量方法。该研究为DIC亚像素位移测量技术的进一步发展和应用提供了新的思路和参考,有望在实际工程中得到广泛应用,促进相关领域的进步与发展。 展开更多
关键词 数字图像相关 LAGRANGE插值 Newton-Raphson算法 亚像素位移测量
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基于Hermite插值的数字图像相关亚像素位移求解算法 被引量:4
12
作者 刘小勇 吴小玲 +5 位作者 宫岩 李荣丽 李奇涵 孔清屿 高嵩 郭琦 《机床与液压》 北大核心 2020年第22期69-73,共5页
在数字图像相关方法中,传统Newton-Raphson算法(简称N-R算法)通常采用三次样条插值算法获得散斑图亚像素位置的灰度值。而在插值算法中,Hermite插值算法具有更加良好的光滑程度。因此,为了提高传统N-R算法的计算精度,提出一种基于Hermit... 在数字图像相关方法中,传统Newton-Raphson算法(简称N-R算法)通常采用三次样条插值算法获得散斑图亚像素位置的灰度值。而在插值算法中,Hermite插值算法具有更加良好的光滑程度。因此,为了提高传统N-R算法的计算精度,提出一种基于Hermite插值的亚像素位移求解算法。该算法应用Hermite插值函数构建散斑图亚像素位置灰度值,并应用Barron算子计算像素点的一阶灰度梯度;之后应用牛顿迭代算法进行亚像素位移求解。应用真实散斑图的数值变形实验对算法的有效性与计算精度进行了验证。实验结果表明:提出的算法有效提高了传统N-R算法的计算精度且计算稳定性较好。 展开更多
关键词 数字图像相关 HERMITE插值 亚像素位移
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变焦相机自标定方法研究 被引量:1
13
作者 赵书俊 段绍丽 +2 位作者 张晓芳 李磊 刘晓旻 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2016年第5期91-96,共6页
研究了变焦式相机的标定方法,采用基于二消失点的自标定方法对变焦摄像机的两个固定焦距下的一般参数进行标定,通过与张正友标定方法、机器视觉软件Halcon标定的结果进行比较,验证了该方法的可行性和鲁棒性.为了能够更好地反映变焦相机... 研究了变焦式相机的标定方法,采用基于二消失点的自标定方法对变焦摄像机的两个固定焦距下的一般参数进行标定,通过与张正友标定方法、机器视觉软件Halcon标定的结果进行比较,验证了该方法的可行性和鲁棒性.为了能够更好地反映变焦相机的变焦特性,建立了能更精确描述变焦摄像机的厚透镜模型.笔者通过对变焦图像进行SIFT特征匹配,根据匹配点对建立直线方程组,采用最小二乘方法估计变焦图像的缩放中心,另外,还计算了不同焦距之间的光心位移.实验结果表明,光心位移与焦距的变化量有明显的差距,从而说明厚透镜模型更适合用来描述摄像机的变焦镜头. 展开更多
关键词 变焦相机标定 二消失点 亚像素角点检测 缩放中心 光心位移
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Employment of predictive search algorithm in digital image correlation
14
作者 马志峰 王昊 韩福海 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2014年第2期254-259,共6页
A predictive search algorithm to estimate the size and direction of displacement vectors was presented.The algorithm decreased the time of calculating the displacement of each pixel.In addition,the updating reference ... A predictive search algorithm to estimate the size and direction of displacement vectors was presented.The algorithm decreased the time of calculating the displacement of each pixel.In addition,the updating reference image scheme was used to update the reference image and to decrease the computation time when the displacement was larger than a certain number.In this way,the search range and computational complexity were cut down,and less EMS memory was occupied.The capability of proposed search algorithm was then verified by the results of both computer simulation and experiments.The results showed that the algorithm could improve the efficiency of correlation method and satisfy the accuracy requirement for practical displacement measuring. 展开更多
关键词 machine vision predictive search algorithm digital image correlation sub-pixel displacement measurement
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一种子像素偏移追踪算法的实例验证
15
作者 杨士超 查显杰 +2 位作者 郭晓丹 张志宏 张琪 《防灾减灾学报》 2019年第3期1-8,33,共9页
作为一种中强震形变场获取技术,子像素偏移追踪算法可以与InSAR、GPS等构成重要互补。验证了一种以强度互相关、双线性插值和二维高斯回归三种技术为基础的、新发展的子像素偏移追踪算法,且利用该算法求取了2014年2月新疆于田地震和2013... 作为一种中强震形变场获取技术,子像素偏移追踪算法可以与InSAR、GPS等构成重要互补。验证了一种以强度互相关、双线性插值和二维高斯回归三种技术为基础的、新发展的子像素偏移追踪算法,且利用该算法求取了2014年2月新疆于田地震和2013年9月巴基斯坦地震的同震形变位移场。2014年于田地震地表破裂以左旋走滑为主,最大左旋滑移量达到1.5m。2013年巴基斯坦地震地表破裂主要表现为左旋走滑的弧形破裂,最大滑移量可达到10m。经计算得到的巴基斯坦地震同震形变位移场与前人的研究结果基本一致,精度可达到百分之三个像素水平。结果表明新发展的子像素偏移追踪算法可以有效求取中强震的同震形变位移场。 展开更多
关键词 遥感影像 子像素偏移追踪 同震偏移场 强度互相关
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平面运动亚像素位移算法探索
16
作者 王静 《石家庄铁路职业技术学院学报》 2007年第3期80-85,共6页
研究高精度平面运动亚像素位移算法。分析数字图像相关法、相关系数曲面拟合法和基于梯度的亚像素位移算法,结合各种算法的优点,并针对它们的不足,通过在预展开点进行梯度算法,提出能快速高精度计算目标平面位移的算法。
关键词 数字图像 亚像素 位移 拟合 梯度 平面位移
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一种改进的亚像素位移测量算法研究与应用
17
作者 韩珂 《计算机应用与软件》 CSCD 2015年第5期246-248,313,共4页
提出改进的亚像素位移测量算法ISPMA(improved sub-pixel measurement algorithm)。首先利用混合蛙跳算法快速全局寻优能力生成亚像素位移测量初始值,然后采用线性灰度改变灰度梯度迭代算法对应变图像进行处理,提高应变测量精度。在此... 提出改进的亚像素位移测量算法ISPMA(improved sub-pixel measurement algorithm)。首先利用混合蛙跳算法快速全局寻优能力生成亚像素位移测量初始值,然后采用线性灰度改变灰度梯度迭代算法对应变图像进行处理,提高应变测量精度。在此基础上设计一种基于数字图像处理技术的非接触应变测量系统,分析系统总体结构和软件开发方案,设计基于ATmega162的伺服控制电路。为了验证该系统应变测量性能,对试样进行变形测量实验,结果表明该系统能够精确有效地进行材料变形测量。 展开更多
关键词 数字图像相关 亚像素位移测量 伺服控制 单片机
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基于ASAR影像亚像元匹配技术研究汶川地震同震形变特征
18
作者 姜文亮 刘斌 +2 位作者 张景发 龚丽霞 罗毅 《地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第4期483-491,557,共9页
利用汶川地震前后的ENVISAT ASAR影像,采用交叉相关性方法对影像进行了亚像元级别的配准,获取了沿卫星斜距向和方位向上的同震形变图,对地震地表破裂带的分布及断层运动特性进行了分析.提取了沿北川—映秀断裂分布的长230 km的地震地表... 利用汶川地震前后的ENVISAT ASAR影像,采用交叉相关性方法对影像进行了亚像元级别的配准,获取了沿卫星斜距向和方位向上的同震形变图,对地震地表破裂带的分布及断层运动特性进行了分析.提取了沿北川—映秀断裂分布的长230 km的地震地表破裂带,以及沿灌县—江油断裂分布的长约65 km的地震地表破裂带.通过对两个方向地表位移进行分析可知,北川—映秀断裂带的南段以逆冲运动为主导,兼一定的右行走滑运动,向北逐渐转为右行走滑为主的运动特征,并具有一定的逆冲特性;而灌县—江油断裂主要以逆冲作用为主.研究表明,该方法与InSAR、GPS技术以及野外调查的研究结果基本一致,并从另一个角度揭示了汶川地震地表破裂带的分布特征和断层运动性质,因此可以同其它方法一起作为地震同震形变场研究的有效技术手段. 展开更多
关键词 汶川地震 图像亚像元配准 斜距向和方位向 同震形变 地表破裂
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