[发明专利]用于数字图像相关测试的环境光强自适应调节方法

摘要

用于数字图像相关测试的环境光强自适应调节方法，包括：利用三次多项式拟合法建立电流值I与应变值e的关系；以标定板的理想应变为测量值，以校正估计值；计算卡尔曼增益矩阵以及建立初始测量协方差矩阵；结合历史电流值以及理论应变值来计算当前状态最优估计值；进行最优估计值的适定性评价，若不满足条件，则更新测量协方差矩阵以及卡尔曼增益，计算下一状态的最优估计值。本发明利用模拟拉伸标定板来进行这一过程。

主权项

1.基于卡尔曼滤波算法的环境光强自适应调节方法，具体步骤：(1)利用三次多项式拟合法建立电流值I与应变值e的关系因为电流I和应变值e没有明确的函数关系，所以采用拟合曲线的方法；假设电流的调控范围是：0～i，取I＝0、I’＝0.333i、I”＝0.667i、I”’＝i，以这四个电流值进行四组实验计算得出相应的应变值，可以得到用(I、e)表示的四个点，通过这四个点来拟合电流值和应变值的对应函数关系；则假设函数关系为E(I)＝aI3+bI2+cI+d通过所取得点拟合出三次方程的系数a、b、c、d，由此可得电流应变之间的关系；(2)卡尔曼增益矩阵(Kalman Gain)的计算卡尔曼增益矩阵用来计算当前状态的最优估计值，卡尔曼增益矩阵Kt可以表示为：其中，Pt为测量协方差矩阵，Rt为误差协方差矩阵；δt是梯度矩阵，该梯度矩阵决定了卡尔曼滤波算法的迭代更新方向；测量协方差矩阵可以表示为：式中，以P0为测量协方差矩阵的初始值，P0可以表示为：梯度矩阵δt可表示为：(3)卡尔曼滤波算法更新迭代的表达式如下：It＝It‑1+Kt[Eth‑E(It‑1)]其中，It是根据历史电流值以及理论值计算得到的当前状态最优估计值；Eth是应变标定板设计的理论值；E(It‑1)是将It‑1带入到上述拟合函数所求得的值；Kt为卡尔曼增益矩阵；(4)最优估计值的适定性评价最优估计值计算完成之后，将最优估计值带入拟合方程来计算E(It)，将E(It)与理论值Eth进行对比，如果存在一个合适的小量ε，使得最优估计值It为输入量的应变值E(It)与标定板理论值Eth满足一下关系：|E(It)‑Eth|≤ε则It为最优的电流值，之后的实验基于电流值It下的光照强度来进行；如果不满足上述不等式，则以该状态下的电流值It作为下一状态的电流值It‑1,以该状态下协方差矩阵Pt作为下一状态的Pt‑1，并返回到步骤(2)，这样就可以自循环递推下去，直到计算得电流值满足上述不等式。