数字散斑图像整像素位移测量的相关技术研究

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1、；：？ＴＰ汾１攀位傑鹤１側．Ｗ分类喝；：学号；沒２０１拂沒做戀林Ｍ—ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｆＣｈｉｎａ全日制工程硕±学位论文数字散斑图像整像素位移测量的相关技术研究硕±硏究生－藏藏ｊ槪ｊＨＨＩｐｊ＾ｌｙ曇邏图书分类号TP391密级非密UDC全日制工程硕士学位论文数字散斑图像整像素位移测量的相关技术研究指导教师（姓名、职称）潘广贞副教授申请学位级别工程硕士专业名称计算机技术论文提交日期2016年5月30日论文答辩日期2016年5月21日学位授予日期2016

2、年6月30日论文评阅人李晓明马巧梅答辩委员会主席李茹2016年5月21日原创性汚明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外本论文不包含，其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体。，均已在文中Ｗ明确方式损明本声明的法律责任由本人承担。主、列论义作者簽备＝若长杂９廢日期：关于学位论文使用权的说明、本人完全了解中北大学有关保管使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部口

3、送交学位论文的原件与复印件；②学校可Ｗ采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查阅或借巧；④学校可レ乂学术交流为目的，复制赠送和交换学位⑤学校可＾论文！乂公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密；后遵守此规定）。方鮮廢０去．列：．签名日期：２／５导师签名：日期：胤公中北大学学位论文数字散斑图像整像素位移测量的相关技术研究摘要数字散斑相关法因其光路简单、非接触测量等优势，经过近30年的发展，已广泛应用在材料强度测试、变形、拉伸等很多领域，有其重要的研

4、究价值。但因为传统的数字散斑相关法数据运算量大、效率低、易陷入局部最优、不能进行实时测量，因此本文围绕这几个问题展开研究。本文的研究工作主要有以下几方面：(1)阐述了数字散斑测量技术的课题研究背景、意义和发展历史，着重研究的是数字散斑相关法的发展阶段。(2)重点学习数字散斑相关法涉及的相关技术，包括数字散斑相关方法(DigitalSpeckleCorrelationMethod，简称DSCM)的算法原理，计算机模拟散斑图的原理，几种经典的整像素搜索算法和亚像素搜索算法。(3)学习研究原理简单、涉及参数少的果蝇优化算法(F

5、ruitFlyOptimizationAlgorithm，简称FOA)。针对基本果蝇优化算法(FOA)存在的嗅觉搜索随机盲目，迭代寻优只学习最优个体引起的收敛精度低，易陷入局部极值的问题，提出基于非均匀变异和自适应逃逸的果蝇优化算法(FruitFlyOptimizationAlgorithmBasedonNon-UniformMutationandAdaptiveEscape，简称NAFOA)。该算法在嗅觉搜索阶段引入非均匀变异算子，动态调整每次迭代的搜索步长。通过设置阈值将种群划分为“早熟”状态和正常状态，若处于正常状

6、态，采用基本的FOA模式进化；若处于“早熟”状态，则对全局最优果蝇进行逐维扰动，逃离局部最优，很好地平衡了果蝇探索和开发的能力。设计实验测试6个经典函数，结果证明，该算法在精度和鲁棒性方面均优于基本的果蝇算法及其他几种改进算法。将NAFOA应用于数字散斑相关法的测量中，实验结果证明该方法是可行的。(4)针对传统的数字散斑相关法存在的数据运算量大、计算繁琐冗余、计算效率低等问题，从另一个角度入手，即数字散斑的特性出发，基于极值位移测量法(Extremum中北大学学位论文DisplacementMethod，简称EDM)，结

7、合多层平截算法，提出了基于数字散斑图像的改进极值位移法(ExtremumDisplacementMethodwithMulti-levelCrossingAlgorithm，简称MLCA-EDM).在无噪声和有噪声的条件下进行实验验证，结果表明MLCA-EDM算法的效率提高很多。并对这两种算法进行了均值和标准差的误差分析。应用MLCA-EDM算法定位激光鼠标，实验结果证明该方法取得了较好的效果。关键词：数字散斑相关方法，果蝇优化算法，极值位移测量法，多层平截中北大学学位论文RelatedTechnicalResearch

8、onInteger-pixelDisplacementMeasurementofDigitalSpeckleImageAbstractDigitalspecklecorrelationmethodbecauseofitssimpleopticalpath,theadvantagesofthenon-contactme