[发明专利]高温变形非接触测量中气流扰动误差的抑制方法

摘要

本发明提供一种高温变形非接触测量中气流扰动误差的抑制方法，属于测量技术领域。该方法利用高速相机获取材料构件高温变形过程中的数字图像序列，将数字图像序列两两一组计算出材料构件变形过程中的序列位移场；对序列位移场进行小波分解，获得分解后的高频系数矩阵和低频系数矩阵；再对高频系数矩阵置零，低频系数矩阵进行平滑滤波，计算得到全零高频系数矩阵和平滑后的低频系数矩阵；最后利用小波重构获得序列位移场小波平均降噪后的位移场。本发明通过对受气流扰动而含有噪声的位移场进行小波降噪处理得到平滑的位移场，解决了高温环境下气流扰动对数字图像相关等非接触式变形测量的影响，提高了高温环境下非接触式变形测量的精度。

主权项

1.一种高温变形非接触测量中气流扰动误差的抑制方法，其特征在于：包括步骤如下：S1：搭建非接触式变形测量系统：该系统包括：单纵模激光器(1)、空间滤波器(2)、工业CCD相机(3)、窄带滤波片(4)和图像采集系统(5)，单纵模激光器(1)产生激光穿过空间滤波器(2)，经空间滤波器(2)扩束后均匀的照射到试样表面形成散斑场，工业CCD相机(3)采集透过窄带滤波片(4)的散斑后存储到图像采集系统(5)中；S2：数据获取：在试样被加热之前采集一张散斑图作为参考图像，加热试样到设定的温度，保温后在该温度下连续采集序列散斑图作为变形图像；S3：分别计算在S2中温度下的变形图像相对于参考图像的位移，得到该温度下的序列位移场；S4：采用序列位移场小波平均的方法消除由于气流扰动引起的位移场的随机波动；所述S4中序列位移场小波平均的方法包括以下步骤：S41：在平滑位移场之前，利用三次样条插值法对S3中得到的含噪位移场进行插值，得到插值后的位移场dispY(:,:,i)，其中，i表示第i幅图像，m、n为矩阵大小，v(x_n,y_m)是点(x_n,y_m)的位移：S42：利用db4小波对序列位移场进行分解，得到大小为m₁*n₁的高频系数矩阵HHf(:,:,i)^{1},VHf(:,:,i)^{1},DHf(:,:,i)^{1}和低频系数矩阵Lf(:,:,i)^{1}，其中，是高频系数矩阵在竖直方向上各点的位移，是高频系数矩阵在水平方向上各点的位移，是高频系数矩阵在斜对角方向上各点的位移，是低频系数矩阵在各点的位移：将序列位移场的高频系数矩阵置零，得到大小相等的全零矩阵：重构位移场，得到降噪后的位移场：S43：依次重复上述过程对位移场进行j次小波分解和重构，得到全零的高频系数矩阵HHf(:,:,i)^{j},VHf(:,:,i)^{j},DHf(:,:,i)^{j}和低频系数矩阵Lf(:,:,i)^{j}，然后对得到的n个位移场的低频系数矩阵取平均：S44：由全零高频系数矩阵和平均后的低频系数矩阵重构位移场，得到序列位移场小波平均平滑降噪后的位移场dispY(:,:)，v₁(x_n,y_m)是降噪后得到的点的位移：