數(shù)字激光散斑位移測(cè)量和跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、激光散斑位移測(cè)量技術(shù)是利用激光散斑特性而發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，它具有測(cè)量精度高、非接觸、全場(chǎng)、實(shí)時(shí)性、以及靈活等優(yōu)點(diǎn)。推動(dòng)激光散斑測(cè)量技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力主要來(lái)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(cè)量技術(shù)研究的根本原因。以激光散斑測(cè)量為基礎(chǔ)，可以對(duì)動(dòng)態(tài)激光散斑進(jìn)行跟蹤，對(duì)動(dòng)態(tài)激光散斑跟蹤的研究具有理論和應(yīng)用價(jià)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(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： 1、針對(duì)截

2、點(diǎn)數(shù)字激光散斑位移測(cè)量方法采樣面積大、計(jì)算速度慢、以及容易受到噪聲干擾的缺點(diǎn)，提出了一種基于切割技術(shù)的數(shù)字散斑位移測(cè)量方法。該方法使用激光散斑圖像的切割點(diǎn)計(jì)算散斑位移，從而獲得更好的相關(guān)輸出。設(shè)計(jì)了快速算法從而大大降低了計(jì)算復(fù)雜度(從O(N2)降低到O(N)，N為象素?cái)?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％)。基于切割技術(shù)的數(shù)字散斑位移測(cè)量方法避免了相關(guān)函數(shù)測(cè)量方法需要的乘法操作，適于實(shí)時(shí)性應(yīng)用，便于硬件實(shí)現(xiàn)。實(shí)

3、驗(yàn)結(jié)果表面，基于切割技術(shù)的數(shù)字散斑位移測(cè)量方法減小了采樣面積，具有較大的有效測(cè)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(cè)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(guò)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(cè)量方法需要的乘法操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面，基于模糊相關(guān)的數(shù)字散斑

4、測(cè)量方法能夠獲得較高的信噪比，具有較大的有效測(cè)量范圍。 3、利用卡爾曼濾波器濾波估計(jì)錯(cuò)誤方差小于測(cè)量噪聲方差的特點(diǎn)，提出了使用卡爾曼濾波器降低散斑位移測(cè)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(cè)量方法，用測(cè)量噪聲代表測(cè)量過(guò)程中隨機(jī)干擾帶來(lái)的影響，從而建立了一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量方程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，卡爾曼濾波估計(jì)錯(cuò)誤方差大約為測(cè)量噪聲方差的一半。v4、為了精確跟蹤激光散斑的移動(dòng)，設(shè)計(jì)了一種激光散斑位移跟蹤器。跟蹤器的兩個(gè)卡爾