基于小波變換的視頻應(yīng)變測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　測量試驗(yàn)與結(jié)果

　　試驗(yàn)設(shè)備及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　試驗(yàn)硬件：CCD——德國Basler A601f;鏡頭——Computar公司的H6Z0812鏡頭;圖像處理卡——Matrox公司的Meteor-Ⅱ/1394卡;光源——自制的LED面光源。試驗(yàn)過程中采用材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行動態(tài)拉伸試驗(yàn)。所使用的材料試驗(yàn)機(jī)具體參數(shù)為：力測量精度在負(fù)荷傳感器容量的0.4%～100%范圍內(nèi)，精度為示值的±0.5%;位移速度精度優(yōu)于±0.5﹪(空載、檢測距離大于20mm)。試驗(yàn)設(shè)備如圖2所示：

　　在Windows XP操作系統(tǒng)下，利用Visual C++高級語言編制系統(tǒng)軟件[6,7]，實(shí)現(xiàn)算法操作，系統(tǒng)界面及顯示結(jié)果如圖3。

　　根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精密度評定方法，在試驗(yàn)中，得到的測量值M由真值T與實(shí)驗(yàn)誤差δ兩部分組成，即M=T±δ。真值是未知的，一般采用多次測量求算術(shù)平均值作為其真值。

　　采集頻率對系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)的影響

　　視頻應(yīng)變測量系統(tǒng)應(yīng)用于動態(tài)圖像測量，因此需研究影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)果的時間因素，即分析不同采集頻率對小波變換期望亞像素算法精度的影響。

　　試驗(yàn)條件：三角架放在試驗(yàn)機(jī)上，固定攝像機(jī)，距試件大約200mm附近，具體距離根據(jù)工件圖像清晰程度調(diào)節(jié)，裝置如圖2所示，用引伸計(jì)作為標(biāo)記。打開試驗(yàn)機(jī)，開始試驗(yàn)，動橫梁向下移動，選定橫梁移動速度約3mm/min，工件進(jìn)入拉伸試驗(yàn)階段，攝像機(jī)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析計(jì)算。具體試驗(yàn)參數(shù)如下：試驗(yàn)機(jī)拉伸速度3mm/min;光照度726LUX;物距192mm;測量標(biāo)距50mm;光圈5;焦距14。

　　1、采集頻率15幀/秒

　　在圖4為在相機(jī)采集的數(shù)據(jù)中，把幀數(shù)換算為時間，與試驗(yàn)機(jī)采集的時間相匹配作為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為變形值，虛線是引伸計(jì)采集數(shù)據(jù)，實(shí)線是相機(jī)采集的數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)采集頻率7.5幀/秒時，相機(jī)采集數(shù)據(jù)與引伸計(jì)采集數(shù)據(jù)的平均誤差為：

　　2、采集頻率15幀/秒

　　同上處理得出，當(dāng)采集頻率15幀/秒時，相機(jī)采集數(shù)據(jù)與引伸計(jì)采集數(shù)據(jù)的平均誤差為：

　　3、采集頻率為30幀/秒

　　采集頻率30幀/秒時，相機(jī)采集數(shù)據(jù)與引伸計(jì)采集數(shù)據(jù)的平均誤差為：

　　通過對視頻應(yīng)變測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)果在不同圖像采集頻率下的分析，可以得出在光照、物距、焦距等外界因素不變的條件下，隨著相機(jī)采集頻率(7.5幀/秒、15幀/秒、30幀/秒)的提高，數(shù)據(jù)誤差會隨著增大。但該系統(tǒng)在30幀/秒情況下，可以滿足一定的誤差要求，而不至于誤差過大，使得測量結(jié)果不精確。

　　結(jié)語

　　本文所設(shè)計(jì)的基于小波變換視頻應(yīng)變測量系統(tǒng)，精度較高，且具有一定的實(shí)時性要求，能夠滿足實(shí)際的需要。隨著電子技術(shù)、機(jī)械科學(xué)、光學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)[8]的發(fā)展，應(yīng)用于視頻應(yīng)變測量系統(tǒng)的精密邊緣檢測技術(shù)，將會有長遠(yuǎn)的發(fā)展。

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