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1、数字激光散斑的L型梯度位移检测法第27卷第2期2007年6月光电子技术OPTOELECTRONICTECHNOIOGYVo1.27No.2Jun.2007研究与试制数字激光散斑的L型梯度位移检测法官婷,郭立(中国科技大学电子科学与技术系,合肥,23oo27)摘要:利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量法,为提高这种测量方法的速度及精度,提出一种针对数字散斑图像的I型梯度位移检测法.方法将现有的梯度算法扩展到二维空间并做变形,对散斑图像进行梯度运算,测量出位移.大实验证明,上述算法可行,能够精确测出微小位移,且运算速度较快.关键词:激光散斑数字
2、图像处理;微小位移测量;梯度;I型中图分类号:TN247文献标识码:A文章编号:1005—488X(2007)02—0115—04AnEfficientDigitalLaserSpeckleDisplacementTrackingMethodLModelTrackingMethodBasedonGradientGONGTing,GUOLi(DepartmentofElectronicScienceandTechnology,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei,230027,CHN)Abstract:Itisaris
3、ingnon—contactmeasuringmethodtodetectminordistortionsanddis—placementsusingdigitallaserspeckleimages.Toimprovethespeedofthemeasurement,anewspeckletrackingmethod——Lmodeltrackingmethodbasedongradientisproposed.Inordertofindthedisplacementofspeckleimages,thegradientofdigitallaserspeckleimag
4、eiscomputedbyextendingtheexistinggradientmethodto2一Danddevelopingit.Manyexperi—mentsprovethatthismethodisfeasible.Itcanfindoutthetinydisplacementofthespeckleimageseffectivelyandquickly.Keywords:laserspeckle;digitalimageprocessing;tinydisplacementmeasurement;gra—dient:Imodel士丘测量物体表面的微小形变和
5、微小位移,在实际工程和有关基础研究中有重要价值.其中利用数字激光散斑照相进行位移测量的方法,可通过数字摄影系统拍摄到发生位移前后的激光散斑图像,然后对散斑图像的逐点分析而获得",的位移这个方法因为具有非接触,测量精度高的特点,已经在精密位移测量方面得到了较为广泛的应用叫.收稿日期:2007—03—13作者简介:宫婷(1982一),女,硕士研究生.主要研究方向:图像分析与处理.(E—mail:gongting@mail.ustc.educn)郭立(1946一),男,教授,博士生导师.主要研究方向:电路与系统,数字信号处理,数字图像处理.方该量光电子技术第27卷现阶段,国际
6、上公认的算法是20世纪80年代,日本的I.Yamaguchi和美国南卡罗来纳大学的w.H.Peter和W.F.Panson等人各自独立提出的数字散斑相关测量方法(DSCM:digitalspecklecorrelationmethod)[][,该方法通过对变形前后物体表面的两幅散斑图进行相关处理来实现物体位移和变形的测量.除此之外还有Lutan提出的4-bucket算法,利用正弦/余弦信号中四个特殊相位的变化来计算位移L4].NobukatsuTakai,ToshimitsuAsakura提出的二维level—crossing算法,取某一灰度值平面去截图像,得到等于此灰
7、度值的一系列点,计算各点移动前后的距离,取出现次数最多的距离作为图片的位移].1997年,英国Sheffield大学的AndrewHoughton等提出了一种不同的散斑位移检测算法,它利用散斑图像空域和时域的梯度比值作为计算位移的标准].但这个算法只针对一维散斑的情况,对实际散斑无法进行精确的位移检测.本文中将其扩展到二维情况,并针对实际应用需要加以改进,进一步提高检测速度和精度.1数字散斑图像位移的一维梯度检测法.]在AndrewHoughton提出的梯度算法涉及到一个散斑参数——自相关宽度,用对散斑图像做自相关得出的曲线与零平面相交区
