一种窗口形变和应力三维分布的偏振测量方法技术

本发明专利技术公开了一种窗口形变和应力三维分布的偏振测量方法，包括如下步骤：S1、向窗口投射带有几何纹理的偏振光束，并采集在窗口加压前和加压后的透射光束的偏振信息和几何纹理信息；S2、根据偏振信息和几何纹理信息分别重建含有形变的窗口的三维形状；S3、将根据偏振信息和几何纹理信息重建获得的窗口三维形状结果信息进行融合，得到融合后的窗口形变三维分布。本发明专利技术从偏振信息和几何纹理信息两个角度同时解析，可提高数据的鲁棒性和测量精度，实现对窗口形变三维分布的测量；而且能够非接触、无损伤、实时地测量窗口形变的三维分布。该方法应用在潜器上时，对潜器正常使用、安全保障有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量的，特别涉及一种窗口形变和应力三维分布的偏振测量方法。

技术介绍

1、深海装备是深海资源开发、科学探索的国之利器，全海深(最大深度约11000米)挑战技术极限。潜器依赖金属耐压壳和大厚度透明光学窗口构成的密封舱抵御静水压力，窗口也是深海载人潜器感知外界的主要途径。随着水深增加，窗口受到的水压增加，这会导致窗口发生如扭曲、膨胀等变形，并使得窗口与窗座之间的空间变化，影响潜器的光学、密封性能。窗口受压会出现应力集中的情况，在一些结构上存在弱点或缺陷的地方可能发生断裂，影响潜器结构的强度和稳定性。综上所述，对窗口的形变和应力分布进行检测，可保证潜器的安全性和可靠性。

2、当前的应力检测方法中：有限元法设置的仿真条件与真实情况存在差别时，所得结果与真实情况之间存在差异；应变片必须贴在待测物体上，且只能实现单方向、小区域的应变测量；散斑法需要在窗口表面喷涂材料；数字全息法对环境光要求高，且测量范围较窄。总之，目前缺少简易、可靠且高精度的窗口受压后形变和应力的三维分布的测量方法。

3、以上
技术介绍
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【技术保护点】

1.一种窗口形变和应力三维分布的偏振测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述偏振信息重建窗口的三维形状包括：根据所述偏振信息，由Stokes公式计算偏振度，利用偏振度以及窗口的折射率，根据菲涅尔折射定律计算天顶角，并计算偏振方位角以获得表面方位角；根据天顶角和表面方位角确定窗口表面的法向量；根据法向量中的梯度数据，通过全局曲面积分，获得窗口的三维形状。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述几何纹理包括网格图案，根据所述几何纹理重建窗口的三维形状包括：解析所述网格图案中的几何信息，通过边缘...

【技术特征摘要】

1.一种窗口形变和应力三维分布的偏振测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，根据所述偏振信息重建窗口的三维形状包括：根据所述偏振信息，由stokes公式计算偏振度，利用偏振度以及窗口的折射率，根据菲涅尔折射定律计算天顶角，并计算偏振方位角以获得表面方位角；根据天顶角和表面方位角确定窗口表面的法向量；根据法向量中的梯度数据，通过全局曲面积分，获得窗口的三维形状。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述几何纹理包括网格图案，根据所述几何纹理重建窗口的三维形状包括：解析所述网格图案中的几何信息，通过边缘检测和角点检测图像处理提取网格的交点和弯曲点，计算窗口表面在所述交点和弯曲点处的位移和曲率信息，利用相机与窗口的几何关系和特征点匹配关系来构建三维点云，并由poisson重建得到窗口的三维形状。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，将根据所述几何纹理信息重建的较粗略的三维形状与根据所述偏振信息重建的具有像素级精度的三维形状进行加权平均。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s4中，通过偏振特征参数提取算法从所述缪勒矩阵图像提取出表征窗口的相位延迟性质的偏振参数特征，根据相位延迟为窗口轴向长度与折射率的乘积的关系，将融合后的窗口形变三维分...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖然，补星莹，马辉，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：