發(fā)布時間：2024-04-25 20:33

　　科研和工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展對光測力學(xué)方法的高精度、大量程、實(shí)時性提出了更高的要求。其中,二維數(shù)字圖像相關(guān)方法被廣泛用于面內(nèi)位移測量,目前0.01像素的測量精度能滿足大部分位移測量需求,但數(shù)字圖像相關(guān)方法(DIC)的實(shí)時性還未能滿足工業(yè)在線監(jiān)測等應(yīng)用場景。干涉法包括激光干涉,電子散斑干涉(ESPI)等已被廣泛用于離面位移測量,但受位相提取速度和精度,散斑退相關(guān)等因素的制約無法同時滿足高精度,大量程和實(shí)時性的測量需求。投影光柵法作為一種主動測量方法常用于形貌測量領(lǐng)域,與干涉法相同,核心手段在于對條紋圖的分析,將提取到的位相轉(zhuǎn)化為待測物理量,因此測量效率依賴于準(zhǔn)確高效的位相提取方法。此外,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法作為機(jī)器學(xué)習(xí)的重要組成部分,在圖像、語音等領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用,該方法也被引入到光學(xué)測量中,為光學(xué)測量中振動信號分析、條紋圖分析等問題提供了新的解決思路。本文工作以同時實(shí)現(xiàn)高精度,大量程,實(shí)時性的測量需求為目標(biāo),對現(xiàn)有測量手段做出了以下改進(jìn):(1)介紹了以牛頓迭代法(NR)和反向組合高斯牛頓法(IC-GN)為代表的傳統(tǒng)數(shù)字圖像相關(guān)方法,并指出亞像素位移的迭代計(jì)算是DIC方法耗時的關(guān)鍵。基于此提出采...

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 位移和形貌測量的發(fā)展和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 數(shù)字圖像相關(guān)法
        1.2.2 GPU并行計(jì)算的引入和研究現(xiàn)狀
        1.2.3 干涉法
        1.2.4 投影光柵法
        1.2.5 條紋分析方法
        1.2.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容
    1.4 本文的章節(jié)安排
第2章 時序數(shù)字圖像相關(guān)法及其GPU并行加速
    2.1 前言
    2.2 數(shù)字圖像相關(guān)法基本原理
    2.3 整像素位移計(jì)算
    2.4 亞像素位移計(jì)算
        2.4.1 NR算法
        2.4.2 IC-GN算法
        2.4.3 時間序列法
    2.5 GPU并行加速
        2.5.1 并行計(jì)算原理
        2.5.2 并行計(jì)算加速結(jié)果
    2.6 本章小結(jié)
第3章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法基本介紹
    3.1 簡介
    3.2 前向傳播
        3.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        3.2.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
    3.3 模型訓(xùn)練
        3.3.1 損失函數(shù)
        3.3.2 優(yōu)化算法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的離面位移測量系統(tǒng)
    4.1 前言
    4.2 離面位移測量系統(tǒng)
        4.2.1 反射面干涉條紋形成原理
        4.2.2 漫反射面干涉條紋形成原理
    4.3 位移追蹤測量原理
        4.3.1 位移大小計(jì)算
        4.3.2 位移方向判斷
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果對比
        4.4.1 反射面干涉實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 漫反射面干涉實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 結(jié)果與討論
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位相提取算法
    5.1 位相提取背景及概述
    5.2 位相提取算法
        5.2.1 四步相移法
        5.2.2 傅里葉變換法
        5.2.3 小波變換法
        5.2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
    5.3 條紋圖獲取
        5.3.1 模擬條紋圖
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)條紋圖
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
        5.4.1 計(jì)算精度
        5.4.2 計(jì)算速度
        5.4.3 討論
    5.5 本章小結(jié)
第6章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)動態(tài)位移分析
    6.1 引言
    6.2 軸承振動信號特性
    6.3 希爾伯特變換
    6.4 故障監(jiān)測方法原理
    6.5 故障監(jiān)測方法驗(yàn)證
    6.6 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望及對后續(xù)工作的思考
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3964219