基于模糊理论在光弹性图像处理中的应用

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1、第28卷　第6期计　算　机　工　程2002年6月Vol.28№6ComputerEngineeringJune2002·博士论文·文章编号：1000—3428(2002)06—0030—03文献标识码：A中图分类号：TP391.41模糊理论在光弹性图像处理中的应用岳卉，曹慧芹(中国矿业大学(北京校区)工程力学系，北京）100083摘要:在光弹性图像处理中，从包含等差线的图像场中提取等倾线一直是有待解决的问题，在对图像的灰度直方图分析的基础上，该文提出了应用模糊理论对图像进行增强，结合二值化和滤波算法，最终得到单纯的等倾线曲线。

2、仿真结果表明，效果良好。关键词:光弹性图像；等倾线；模糊理论PhotoelasticImageProcessingBasedonFuzzyTheoryYUEHui，CAOHuiqin(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing100083)【】AbstractIntheapplicationofphotoelasticimage,difficultieshavebeenencounteredinextractingisoclinicsandisochromatics.Inthisp

3、aper,anewmethodforimageenhancementbasedonfuzzytheoryisintroduced,withtheotherprocessingalgorithmlikebianryandfiltration,thepureisocliniccurvecanbeobtained.Thesimulationindicatestheresultiseffective.【Keywords】Photoelasticimage；；IsoclinicsFuzzytheory光弹性力学是应用光学的基本原理，结合

4、力学理论，通在此光场中，光强与光程差有关，还与主应力方向和偏过数学工具的推演，以实验为手段去研究结构物中的应力、振轴之间的夹角a有关，此时得到的是既包含等倾线又包括应变和位移等力学量的一门学科。它具有全场性、可视性及等差线的混合图像。非接触式测量等特点，能较直观地反映出受载物体内部的受在圆偏振光场中，光程差表示为：力状态。2qI=Asincc在光弹性力学中，等倾线和等差线是光弹性应力分析最2基本、最有用的信息。等差线是两个主应力差相等的点形成(2)的条纹，等倾线代表主应力方向。目前，在平面偏振光场中其中：Ac为常数，加入四分之

5、一波片后，在圆偏振布置中，能消除等倾线而只q表示相位差与光程差的关系。呈现等差线的图案。但是，从等差线中分离等倾线，还是有在此光场中，光强仅与光程差有关，所得像场只含有等待解决的问题。随着计算机的发展，人们开始研究运用图像差线图像。处理的方法来进行分离。1.2去除等差线的方法1现有的分离理论和方法目前，基于单色图像的等差线去除方法主要有：1.1光弹性基本原理(1)图像相消法：在用－(1)(2):后，我们得到一幅新图像光弹性的实质，是利用光弹性仪测定光程差的大小，然2q2I=Asin(ksin2a-1)33后根据应力光学定律(任

6、一点的光程差与该点的主应力差成2(3)正比)确定主应力差，其原从上式可以看出，通过将包含等差线和等倾线的图像理如图1所示，其中：为L1(1)与只含有等差线的图像(2)相减可以获得单纯的等倾线图准直镜；和P1P2为偏振光像(3)，但在等差线和等倾线重合的地方也被减掉，这样使片；M为研究对象的模型；我们不能看到完整的等倾线。L2为视场镜，也称聚光(2)图像相除法：被(1)(2)除，得到的图像为：镜；L3S为成像透镜组；为I=Asin22a(4)44图1光弹性仪光屏，实际为数字相机的通过式(4)，可得到只含有等倾线的图像，但由于其较

7、CCD焦平面；、Q1Q2被称为四分之一波片，在平面偏振光低的灰度级和等倾线的发散性，使得图像的准确度较低。场中不用，故在图中以虚线表示。以上的两种方法处理速度快、方法简单，得到了广泛的在平面偏振光场中，光程差表示为：应用，但仍然存在一些缺点。以上的分离方法，须使用不同22qI=Asin2asinpp2(1)作者简介：岳(197卉3)～，男，博士生，主研方向：自动化技术其中：Ap为常数，a表示主应力δ1与偏振轴之间的夹角，与图像处理；曹慧芹，硕士q表示相位差与光程差的关系。收稿日期：2001-10-24—30—时刻的两幅图像，但

8、从以上各式可以看出，激光的强度对拍糊特征，通过增强相对灰度级进行图像增强。摄的图像及结果有着非常显著的影响，而实际试验过程中，(1)X根据图像的灰度直方图来确定阈值参数T。对于具并不能保证激光的强度以及各个镜片和拍摄空间的状态保持有双峰分布的直方图，其阈值参数XT将位于双峰之