上海交通大学孙晨获国家专利权
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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120404660B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510509826.9,技术领域涉及:G01N21/41;该发明授权基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法是由孙晨;谭新韵;陈巨兵设计研发完成,并于2025-04-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法在说明书摘要公布了:一种基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法,通过同步采集置于散斑图案上的液滴的俯视视角散斑图像和侧视视角轮廓图像后,基于几何光学原理建立两者之间的空间尺度的一致性转换后,分别采用分割辅助数字图像相关算法提取出由折射引起的俯视散斑位移,采用边缘检测算法提取出液滴侧壁轮廓曲率参数后,建立综合物理模型以得到任意折射点所对应的液滴折射率,最后采用粒子群优化算法对液滴轮廓特征点的入射角和折射参数进行迭代优化,获得最优折射解。本发明不需要其余标准折射率液体作为计算参照,避免对于基准折射率的依赖,提高在实际工程中的动态变量干扰应对能力。
本发明授权基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字图像相关方法与反演法的折射率测量方法,其特征在于,通过同步采集置于散斑图案上的液滴的俯视视角散斑图像和侧视视角轮廓图像后,基于几何光学原理建立两者之间的空间尺度的一致性转换后,分别采用分割辅助数字图像相关算法SA‑DIC提取出由折射引起的俯视散斑位移,采用边缘检测算法提取出液滴侧壁轮廓曲率参数后,建立综合物理模型以得到任意折射点所对应的液滴折射率,最后采用粒子群优化算法PSO对液滴轮廓特征点的入射角和折射参数进行迭代优化,获得最优折射解; 所述的综合物理模型是指:将液滴所处的特征表面作为基准面,选取液滴任意最大轮廓截面进行分析,设该最大轮廓截面所在的平面为X‑O‑Z坐标平面,其原点为俯视工业相机镜头靶面中心到液滴基平面的投影坐标位置,则任意折射点的坐标满足: ,其中:为小孔成像中镜头光心点,为最大轮廓截面上任意一折射点的坐标位置;当成像靶面某点在基底上无液滴时,点在X轴上对应于实际空间点为物点,有液滴时对应于空间点为像点,小孔成像中镜头光心点位高度由张正友相机标定法获取,最大轮廓的数学表达由边缘检测算法得到,两点与的对应关系由DIC的匹配关系确定;进而得到任意折射点所对应的液滴折射率,折射入射角,折射角,物点、像点与折射点所成的夹角为,为固定温度下的空气折射率,向量,向量,向量; 所述的分割辅助数字图像相关算法,具体包括: A将一致性转换后的俯视视角散斑图像进行图像分割处理,将图像划分为多个具有不同特征的子区域,在每个子区内根据其特征实现更加精确的特征匹配; B将待测表面不同状态下的散斑图案与参考图像进行对比,利用灰度匹配找到图像的子区域中各点的对应关系,从而获取表面位移信息,具体为:在位移场测量中,采用基于多子区域分割的DIC算法,在图像分割处理后,对于单个子区域通过逐点匹配得到参考图与目标图中的对应位置; 所述的逐点匹配,采用零均值归一化最小平方函数描述不同图像中各子区域的匹配程度,具体为:,其中:参考子区域灰度平均值,目标子区域灰度平均值,代表单个子区匹配时参考子区域中点的灰度值,代表的灰度值,为参考子区域到目标子区域的变形参数矢量; 通过求解使得相关系数最小化的变形参数矢量,建立几何映射关系推算出目标区域的位移值;对于相邻子区域,结合位移连续性约束进行联合优化,从而有效减少局部匹配误差。
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