[发明专利]一种高灵敏度数字图像位移频域分析方法

权利要求书

1.一种高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(a)利用拍照设备在同一位置拍摄同一物体变形前后的两幅图像，然后在上述两幅图像中相同部分内分别选取一个分析区域；

(b)根据选取的两个分析区域内像素的灰度值获得物体变形前的第一变换结果和物体变形后的第二变换结果，并通过计算得到第一函数和该第一函数对应的频谱矩阵W(ξ,η)，所述频谱矩阵W(ξ,η)取得最大值的坐标即为因物体变形而引起的整像素位移(U₁,V₁)，具体包括如下子步骤：

(i)对变形前后的分析区域内像素的灰度值进行快速傅里叶变换，得到物体变形前的第一变换结果F₁(u,v)为：

物体变形后的第二变换结果F₂(u,v)为：

式中，u和v分别是经过傅里叶变换后的坐标，M是分析区域在x方向的像素值，f₁(x,y)是变形前分析区域的灰度矩阵，j是虚数单位，dx和dy分别是因变形在x方向和y方向产生的整像素位移；

(ii)将所述第一变换结果F₁(u,v)与第二变换结果F₂(u,v)的共轭函数相乘，然后对其进行变换得到第一函数I(u,v)为：

(iii)对该第一函数I(u,v)进行快速傅里叶变换并将零频移动到矩阵中心，得到所述第一函数对应的频谱矩阵W(ξ,η)为：

W(ξ,η)＝δ(ξ-dx,η-dy) (4)

式中，ξ,η为频谱矩阵W的坐标，取值范围为δ为狄拉克函数；

(c)通过所述第一函数获得以上一次迭代的总位移为中心，以预设步长为间隔的m×m大小的频谱矩阵W₁(ξ′,η′)，对所述频谱矩阵W₁(ξ′,η′)进行曲面拟合得到拟合方程，通过求解该拟合方程的极值点确定所述曲面的最大值坐标，该最大值坐标与矩阵中心点坐标的距离即为因物体变形而引起的当前迭代的亚像素位移

(d)根据步骤(c)获得的当前迭代的亚像素位移和步骤(b)获得的整像素位移(U₁,V₁)相加得到当前迭代的总位移并以当前迭代的总位移为中心进行迭代得到下一次迭代的亚像素位移将下一次迭代的亚像素位移和当前迭代的总位移相加，从而获得下一次迭代的总位移

(e)比较当前迭代的总位移与下一次迭代的总位移之差是否小于容许阈值，若是，则输出因物体变形而引起的总位移，若否，则根据下一次迭代的总位移继续进行迭代。

2.如权利要求1所述的高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，所述步骤(a)中选取的分析区域的形状为矩形，

3.如权利要求1所述的高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，所述步骤(a)中选取的分析区域的形状为正方形。

4.如权利要求1所述的高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，所述步骤(c)中频谱矩阵W₁(ξ′,η′)为：

式中，ξ′和η′可取之中的任意值。

5.如权利要求4所述的高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，所述步骤(c)中m的取值为m≥3。

6.如权利要求1～5任一项所述的高灵敏度数字图像位移频域分析方法，其特征在于，所述步骤(e)中容许阈值小于测量灵敏度的1％。