Simulation of the image shear measurement with subpixel accuracy

Authors

  • О. Т. Кudrevatykh Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010, Ukraine
  • N. О. Quinn Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010, Ukraine
  • K. S. Dergal Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/P.CMM.2415.270818.83.235

Keywords:

non-destructive testing, carbon fiber reinforced plastic, digital image, simulation, shear, subpixel

Abstract

The purpose of this research was the evaluation of measurement accuracy for image motion in CCD matrix plane while creating a testing technology for thermal stability of technical products made of the carbon fiber reinforced plastic. Methodology. Mathematical modeling methods and digital image analysis (using MATLAB) have been used during the research.  The magnitude of the image shear is suggested to be determined from the shift of the reference mark geometric center. Mathematic model of the laser spot digital image is used as a reference mark. Findings. Modeling technique for sub-pixel shear of a laser spot has been developed. Accuracy estimation of the image shear determination was made during the experiment. Impact of the change in the number of luminance quantization levels by preliminary processing of the original image was investigated for evaluation measurement sensitivity. The correspondence between the informative parameters of the technical image and the parameters characterizing the sub-pixel image shift has been confirmed. Originality of this study is the admission of the problem in controlling the thermostability of products made of carbon reinforced polymer composite materials by measuring the shear of digital images and investigating the effect of image recording conditions on the sensitivity and accuracy of measurements. Modeling techniques confirmed possibility of determining an image shear with sub-pixel accuracy using CCD matrix. Practical value. The solution of this problem will allow creating new measurement technologies for the input control of parts made of carbon reinforced plastic materials with a low coefficient of thermal expansion. Thus, it becomes possible as an output control of large-sized products thermostability, as well as monitoring the dimensional stability of products under operating conditions, including varying humidity conditions. The practical area of this results would be technical vision systems, aerospace technical facilities monitoring, particularly telescopes, truss structures and space-based antennas made of materials with a low coefficient of thermal expansion, as well as the design of digital autocollimators.

Author Biographies

О. Т. Кudrevatykh, Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010

Head of the Non-destructive testing training laboratory

N. О. Quinn, Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010

Senior Lecturer

K. S. Dergal, Oles Honchar Dnipro National University, 72 Gagarin avenue, Dnipro, 49010

Student

References

Panin S.V., Lyubutin P.S. and Titkov V.V. Analiz izobrazheniy v opticheskom metode otsenki deformatsii [Image Analysis in the optical method of deformation evaluation]. Novosibirsk: SO RAN Publ., 2017, 288 p. (in Russian).

Korolev A.N. and Gartsuyev A.I., Issledovaniye tochnosti pozitsionirovaniya izobrazheniya na PZS matritse [Investigating accuracy of the image positioningon the CCD-matrix]. Izmeritelnaya tekhnika. [Measurement techniques]. 2004, no. 5, pp. 20-22. (in Russian).

Blaber J., Adair B., and Antoniou A. Ncorr: Open-Source 2D Digital Image Correlation Matlab Software. Experimental Mechanics. 2015. – Available at: http://www.ncorr.com/download/publications/blaberncorr.pdf DOI 10.1007/s11340-015-0009-1 (viewed on Sept 22, 2018).

Hohmanna B. P., Brucka P., Esselmana T.C., and Schmidt T. Digital Image Correlation (DIC): An Advanced Nondestructive Testing Method for Life Extension of Nuclear Power Plants. 3rd International Conference on NPP Life Management (PLIM) for Long Term Operations (LTO), Salt Lake City, UT, USA 14-18 May 2012 Conference ID: 41982 (CN-194). - Available at: http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/43/070/43070819.pdf (viewed on Sept 22, 2018).

Image Analysis Software Tools. Available at: https://www.framos.com/media/pdf/af/fe/0a/datasheet_euresys_open_evision.pdf (viewed on Sept 22, 2018).

Laurina F., Charriera J.-S., Lévêquea D., Mairea J.-F., Mavela A., and Nuñez P. Determination of the properties of composite materials thanks to digital image correlation measurements. Procedia IUTAM. 2012, no. 4, pp. 106 – 115. Available at: https://ac.els-cdn.com/S2210983812000363/1-s2.0-S2210983812000363-main.pdf?_tid=spdf-14f8a0ee-c8c6-4f66-b2b7-06986a3cdd33&acdnat=1519681422_b59eb37f700132190728ce3980a6234d (viewed on Sept 22, 2018).

Mutneja D., Mutneja V. Methods of Image Edge Detection: A Review. J. Electr. Electron. Syst. 2015, vol. 4, no 2. Available at: https://www.omicsonline.org/open-access/methods-of-image-edge-detection-a-review-2332-0796-1000136.pdf DOI: 10.4172/2332-0796.1000150 (viewed on Sept 22, 2018).

Yong J., Yun H.Y., Ke C.S., and Hao N.L. Robust and automatic measurement of grinding-induced subsurface damage in optical glass K9 based on digital image processing. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018, no. 18(1), pp. 320-330. - Available at: https://www.researchgate.net/publication/322171579 Robust and automatic measurement of grinding-induced subsurface damage in optical glass K9 based on digital image processing (viewed on Sept 22, 2018).

Downloads

Published

2018-11-27

Issue

No. 106 (2018)

Section

Computer systems and information technologies in education, science and management

License

Редакція  Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.

При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а  автор отримує перше попередження.

Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).