數(shù)字圖像相關(guān)法具有非接觸式、全場檢測和全數(shù)字化等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于多學(xué)科的研究和工程測量領(lǐng)域。目前對數(shù)字圖像相關(guān)法的研究主要在空域中進(jìn)行,在頻域方面的研究工作尚無大的突破,其主要原因之一是未能有效地獲取亞像素的頻譜信息。本文從頻域角度出發(fā),基于增采樣技術(shù)提出了一套完整的位移定位方法。本文取得的主要研究結(jié)論和成果如下。本文基于頻域法的兩種形式——單峰法和雙峰法,對增采樣技術(shù)進(jìn)行了研究,使擴(kuò)張后的頻譜范圍能分辨到位移亞像素級別,為后續(xù)的精確位移定位奠定了基礎(chǔ)。為克服直接使用增采樣技術(shù)引起的計算效率低,甚至因計算機(jī)內(nèi)存不夠而無法運(yùn)行的問題,提出在初始頻譜峰值點(diǎn)為中心3×3范圍內(nèi)應(yīng)用增采樣技術(shù)的方法——峰值定位法。峰值定位法按1/k的倍數(shù)關(guān)系由粗到細(xì)快速進(jìn)行位移定位。為抑制噪聲對頻譜值的影響,對最后一步獲取的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲面擬合,進(jìn)一步提高了位移定位精度。由于頻域法是對有限尺寸的窗口圖像進(jìn)行傅里葉變換,在頻域內(nèi)會產(chǎn)生頻譜泄露問題。為減弱頻譜泄露對頻譜值的干擾,在頻域法進(jìn)行傅里葉變換前,對被變換數(shù)據(jù)作用一合適的窗函數(shù)。文中對四種窗函數(shù)的頻譜性質(zhì)進(jìn)行了討論,通過模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行加窗運(yùn)算后位移定... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

散斑圖：(a)變形前；(b)變形后

(a) (b)圖 2-1 散斑圖：(a) 變形前；(b) 變形后按上述方法選取散斑圖中 101×101 的計算窗口進(jìn)行計算，最終得到的頻譜 2-2 所示。本文中 x 方向指圖像水平方向，y 方向?yàn)閳D像豎直方向。因最終生成譜圖為單峰沖激函數(shù)形式的圖像，本文稱此法為單峰法。

需要注意的是，雖然理論上有下式*** *( , ) exp i2 ( )( , )( , ) ( , )exp i2 ( )udx vdyF u vG u v M NF u v F u vudx vdyM N (2-10)然而實(shí)際中如果采用式(2-10)來得到互功率譜圖，算法的魯棒性不及采用式(2-8)。一方面，當(dāng) G*(u,v)/F*(u,v)的分母部分 F*(u,v)的頻譜值趨近于零值時，G*(u,v)/F*(u,v)的頻譜值將趨于無窮大。另一方面，在理論推導(dǎo)中是假定變形后的圖像嚴(yán)格滿足g(x,y)=f(x-dx,y-dy)的，而實(shí)際獲取的變形前后圖像不可避免的受到環(huán)境噪聲、光照強(qiáng)度等因素的影響，即 g(x,y)不可能嚴(yán)格等于 f(x-dx,y-dy)。因而直接利用式(2-10)無法完全去除幅值部分，得到將不再是只包含純相位信息的矩陣，對其作傅里葉變換后得到的頻譜圖中可能出現(xiàn)峰值錯亂現(xiàn)象。采用式(2-10)對水平方向位移為 3pixel 的散斑圖進(jìn)行計算，最終得到的頻譜圖如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3129251