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基于图像分析的非接触测量方法在水工模型实验中的应用研究
| 论文题名： | 基于图像分析的非接触测量方法在水工模型实验中的应用研究 |
| 关键词： | 图像分析;水工模型实验;PIV;污染物扩散;光学折射;波面形态 |
| 摘要： | 结合海岸和近海工程国家重点实验室的实际需要,经过认真学习相关文献,在本篇名为"基于图像分析的非接触测量方法在水工模型实验中的应用研究"的博士论文中,作者深入研究了利用图像分析在水工模型实验中实现对流速场、污染物扩散、波面形态进行非接触测量的三种测试手段.作者认真推导了一维和二维Hartley变换的互相关特性的详细表达式,首次在PIV技术中实现了基于Hartley变换的快速互相关分析算法;采用"窗移"算法和亚像素算法来提高PIV分析的精度;分析了包括离散正交小波在内的几种图像平滑算法的降噪效果,提出了对错误矢量进行修正的三种有效算法,并提供了流线、涡度等流场参数的计算方法.作者利用简单的光学成像模型和图像分析方法,通过对波浪实验水池中的污染扩散图像的分析,对近岸海域波浪场中污染物运动规律进行了观测,研究了缓坡海岸带波浪场中污染物的运动,分析了污染物在波浪破碎区和非破碎区运动范围的变化,讨论了在i规则波和不规则波作用下波浪破碎区和非破碎区污染物运动的宏观变化趋势.与国外研究人员在水底布置亮度或颜色递变的发光屏的测量方法不同,作者利用光学折射原理、图像分析技术和Hilbert变换,通过计算水下黑白条纹图像在波面调制下的变化实现了实验水槽中的波面形态的大范围测量,采取的测量方法不但操作简便、造价低廉,而且对光学系统中的噪音干扰和非线性因素不敏感,能够达到较高的测量精度.作者经过四年的时间完成了上述研究内容,在此期间进行了大量的水工模型测量实验以验证算法的可靠性.作者遵循面向对象的编程方式并以Visual C++6.0作为开发工具,独立开发完成了本篇论文中使用的所有分析软件;作者完成相关论文近20篇,其中4篇SCI收录、2篇EI收录. |
| 作者： | 孙鹤泉 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 邱大洪 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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