數(shù)字激光散斑位移測量和跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、激光散斑位移測量技術(shù)是利用激光散斑特性而發(fā)展起來的一種現(xiàn)代測量技術(shù)，它具有測量精度高、非接觸、全場、實時性、以及靈活等優(yōu)點。推動激光散斑測量技術(shù)發(fā)展的動力主要來源于應(yīng)用需求以及相關(guān)理論和技術(shù)的進(jìn)步，這也是本文開展激光散斑位移測量技術(shù)研究的根本原因。以激光散斑測量為基礎(chǔ)，可以對動態(tài)激光散斑進(jìn)行跟蹤，對動態(tài)激光散斑跟蹤的研究具有理論和應(yīng)用價值，本文就此做了一些有益的嘗試。 本文的主要工作和創(chuàng)新點包括以下幾個方面： 1、針對截

2、點數(shù)字激光散斑位移測量方法采樣面積大、計算速度慢、以及容易受到噪聲干擾的缺點，提出了一種基于切割技術(shù)的數(shù)字散斑位移測量方法。該方法使用激光散斑圖像的切割點計算散斑位移，從而獲得更好的相關(guān)輸出。設(shè)計了快速算法從而大大降低了計算復(fù)雜度(從O(N2)降低到O(N)，N為象素數(shù)量)。使用同態(tài)低通濾波器濾除圖像噪聲從而提高了信噪比(0.6％)?；谇懈罴夹g(shù)的數(shù)字散斑位移測量方法避免了相關(guān)函數(shù)測量方法需要的乘法操作，適于實時性應(yīng)用，便于硬件實現(xiàn)。實

3、驗結(jié)果表面，基于切割技術(shù)的數(shù)字散斑位移測量方法減小了采樣面積，具有較大的有效測量范圍。 2、考慮到模糊相關(guān)可以很好的表達(dá)模糊數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，提出了一種基于模糊相關(guān)的數(shù)字激光散斑位移測量方法(DSCMF)。本文定義了一種模糊相關(guān)函數(shù)，它能夠表達(dá)兩幅數(shù)字激光散斑圖像之間的相關(guān)性，通過選擇不同的成員函數(shù)可以得到不同的相關(guān)函數(shù)(例如SAD，SSD等)。DSCMF避免了相關(guān)函數(shù)測量方法需要的乘法操作。實驗結(jié)果表面，基于模糊相關(guān)的數(shù)字散斑

4、測量方法能夠獲得較高的信噪比，具有較大的有效測量范圍。 3、利用卡爾曼濾波器濾波估計錯誤方差小于測量噪聲方差的特點，提出了使用卡爾曼濾波器降低散斑位移測量噪聲方差的方法。論文使用了一種基于梯度的激光散斑位移測量方法，用測量噪聲代表測量過程中隨機(jī)干擾帶來的影響，從而建立了一個簡單的測量方程。實驗結(jié)果表明，卡爾曼濾波估計錯誤方差大約為測量噪聲方差的一半。v4、為了精確跟蹤激光散斑的移動，設(shè)計了一種激光散斑位移跟蹤器。跟蹤器的兩個卡爾