臺灣博碩士論文加值系統

本研究以反射式光彈儀結合標準懸臂梁校正試驗與零次平衡補償器為實驗拍攝影像基準，藉由影像原始檔案格式(Raw)檔與白平衡設定的不同，擷取各條紋級次之RGB值，進行不同環境光源影響之比較。並利用數位影像處理技術結合白平衡，建立全暗場下標準條紋級次之RGB值與不同環境光源影響下各條紋級次之標準RGB值，探討白平衡迴歸方式之正確性與誤差率之比較。於結果中顯示經由白平衡修正於光彈圖像擷取之RGB值與全暗場標準值更為接近。

目錄
摘要 I
目錄 II
表目錄 V
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 1
1-3研究範圍 2
1-4本文架構 2
第二章 文獻回顧 5
2-1光彈的發展及演進 5
2-2數位影像處理與條紋級次分析 7
2-2-1等傾線條紋級次擷取方法之發展 7
2-2-2等色線條紋級次擷取之發展 8
2-2-3數位影像處理之發展 9
2-2-4應用數位影像處理技術增加條紋之發展 11
2-2-5應用數位影像處理技術結合多項式模擬之發展 12
2-2-6光彈法應用實例 12
2-3單眼數位相機及白平衡理論 14
第三章 基本理論 15
3-1光彈法原理 15
3-2偏振光 15
3-3雙折射現象 16
3-4應力光學定律 17
3-5反射式光彈法之基本理論 19
3-6零次平衡補償法 21
3-7數位影像處理 23
3-7-1色彩理論 24
3-7-2色彩模式 24
3-7-3數位原始格式(raw)檔案 27
3-7-4測光理論 27
3-7-5白平衡(White Balance)理論 28
3-7-6色溫(Color Temperature)理論 29
3-7-7色調(Tint)理論 29
3-7-8影像濾波之定義 29
3-7-9影像差異化(Digital Image Discreted Processing) 31
3-7-10光彈條紋級次的擷取與分離 32
3-7-11二值化函數與骨骸化影像處理 33
第四章 實驗與分析過程 42
4-1實驗規劃 42
4-2實驗材料 43
4-3實驗設備 44
4-4光彈貼片黏貼方法 45
4-5實驗方法 47
4-5-1全暗場反射式光彈標準懸臂梁校正試驗 47
4-5-2不同環境光源反射式光彈標準懸臂梁試驗 48
4-6數位影像處理 49
第五章 結果與討論 60
5-1全暗場反射式光彈標準條紋級次所對應之RGB值建立 60
5-2不同環境光源標準條紋級次所對應之RGB值擷取 61
5-3數位影像處理技術─實際應用 63
第六章 結論與建議 91
6-1結論 91
6-2建議 92
參考文獻 93

表目錄
表3.1不同環境光源所對應之色溫值 35
表4.1 M. G.公司生產之光彈貼片規格表 53
表4.2 D70規格表 53
表4.3 Konica Minolta Color Meter III F之規格表 54
表4.4 NBC補償器數位計數器之讀數與條紋級次間之關係表 54
表5.1標準懸臂梁校正試驗之光彈條紋影像 66
表5.2使用白卡採取手動白平衡設定 66
表5.3標準懸臂梁校正試驗之光彈條紋影像圖 67
表5.4 (a)相機內部設定為自動─紅色環境光源之光彈影像圖與對應之灰階值
68
表5.4 (b)相機內部設定為自動─綠色環境光源之光彈影像圖與對應之灰階值
69
表5.4 (c)相機內部設定為自動─藍色環境光源之光彈影像圖與對應之灰階值
70
表5.4 (d)相機內部設定為自動─白色環境光源之光彈影像圖與對應之灰階值 71
表5.5 (a)手動白平衡─紅光環境光源下光彈影像圖與相對應灰階值 72
表5.5 (b)手動白平衡─綠光環境光源下光彈影像圖與相對應灰階值 73
表5.5 (c)手動白平衡─藍光環境光源下光彈影像圖與相對應灰階值 74
表5.5 (d)手動白平衡─白光環境光源下光彈影像圖與相對應灰階值 75
表5.6 (a)未還原白平衡各條紋級次對應之RGB值誤差(紅光環境) 76
表5.6 (b)還原白平衡後各條紋級次對應之RGB值誤差(紅光環境) 76
表5.7 (a)未還原白平衡各條紋級次對應之RGB值誤差(綠光環境) 77
表5.7 (b)還原白平衡後各條紋級次對應之RGB值誤差(綠光環境) 77
表5.8 (a)未還原白平衡各條紋級次對應之RGB值誤差(藍光環境) 78
表5.8 (b)還原白平衡後各條紋級次對應之RGB值誤差(藍光環境) 78
表5.9 (a)未還原白平衡各條紋級次對應之RGB值誤差(白光環境) 79
表5.9 (b)還原白平衡後各條紋級次對應之RGB值誤差(白光環境) 79
表5.10 (a) 全暗場與紅色光源之條紋色階值，套用在未調整白平衡之光彈影像 80
表5.11 (b) 全暗場與紅色光源之條紋色階值套用在調整後白平衡之光彈影像
80
表5.11 (a) 全暗場與綠色光源之條紋色階值套用在未調整白平衡之光彈影像
81
表5.11 (b) 全暗場與綠色光源之條紋色階值套用在調整後白平衡之光彈影像
81
表5.12 (a) 全暗場與藍色光源之條紋色階值套用在未調整白平衡之光彈影像
82
表5.12 (b) 全暗場與藍色光源之條紋色階值套用在調整後白平衡之光彈影像
82
表5.13 (a) 全暗場與白色光源之條紋色階值套用在未調整白平衡之光彈影像
83
表5.13 (b) 全暗場與白色光源之條紋色階值套用在調整後白平衡之光彈影像
83

圖目錄
圖1.1研究流程圖 4
圖3.1暫時性雙折射材料之三軸應力方向與三軸折射率關係圖 36
圖3.2反射式光彈法之基本配置圖 36
圖3.3光彈貼片與待測物之示意圖 37
圖3.4零式平衡補償法基本架設示意圖 37
圖3.5(a)零次平衡補償器示意圖 38
圖3.5(b)轉動測微器零次平衡補償器示意圖 38
圖3.6 Munsell之色相環 38
圖3.7(a)紅、綠、藍所組成之色光加色法 39
圖3.7(b)洋紅、黃、藍所組成之色料減色法 39
圖3.8 CIE XYZ座標 39
圖3.9 CIE L*a*b*座標 40
圖3.10普朗克黑體幅射之色彩光譜關係圖 40
圖3.11普朗克黑體幅射與CIE所定立之色彩光譜關係圖 40
圖3.12 遮罩範圍 41
圖4.1標準懸臂梁之尺寸與光彈貼片位置圖 55
圖4.2光彈貼片 55
圖4.3光彈黏著劑 55
圖4.4燈泡 55
圖4.5玻璃紙 55
圖4.6標準懸臂梁校正儀 56
圖4.7 232型NBC補償器 56
圖4.8反射式光彈儀 56
圖4.9數位相機 56
圖4.10電流調節器 56
圖4.11測光錶 56
圖4.12白卡 57
圖4.13全暗場標準懸臂梁校正試驗架設 57
圖4.14 232型NBC補償器讀數與條紋級次關係圖(D=54) 58
圖4.15改變環境光源之標準懸臂梁校正試驗架設圖 58
圖4.16標準懸臂梁校正試驗之影像處理流程圖片 59
圖5.1白卡與拍攝環境一同入鏡，做為白平衡之依據 80
圖5.2(a) R值隨色溫變化趨勢 80
圖5.2(b) G值隨色溫變化趨勢 81
圖5.2(c) B值隨色溫變化趨勢 81
圖5.3由電腦取出數位原始檔條紋級次N=1之光彈條紋圖 82
圖5.4(a) 條紋級次N=1未經白平衡調整裁切之光彈條紋圖 82
圖5.4(b) 條紋級次N=1經白平衡調整後裁切之光彈條紋圖 83
圖5.5(a) 條紋級次N=1未經白平衡調整之光彈影像差異化 83
圖5.5(b) 條紋級次N=1經白平衡調整後之光彈影像差異化 83
圖5.6(a) 條紋級次N=1未經白平衡調整之光彈影像二值化 84
圖5.6(b) 條紋級次N=1經白平衡調整後之光彈影像二值化 84
圖5.7(a) 條紋級次N=1未經白平衡調整之光彈影像骨骸化 84
圖5.7(b) 條紋級次N=1經白平衡調整後之光彈影像骨骸化 85
圖5.8(a) 條紋級次N=1未經白平衡調整之光彈影像合成 85
圖5.8(b) 條紋級次N=1經白平衡調整後之光彈影像合成 85
圖5.9(a) 無白平衡校正時，條紋級次N=1之灰階值與全暗場標準灰階值比較 86
圖5.9(b) 白平衡校正後時，條紋級次N=1之灰階值與全暗場標準灰階值比較 86

1.楊健人, "光學原理", 徐氏基金會出版, 民國八十一年六月。
2.James W. Dally & William F. Riley, "Experimental Stress Analysis", 3rd ed., New York: McGraw-Hill, 1991.
3.Raymond D. Mindlin, "A Review of the Photoelastic Method of Stress Analysis. I", Journal of Applied Physics, Vol.10, P222-241, April 1939
4.賴耿陽, "應力、應變解析原理", 復漢出版社, 民國八十年八月。
5.I. M. Allison and P. Nurse, "Optimal Data Acquisition for an Automatic Polarisc- ope", 7th All-Union Conferencn on Photoelasticity, Tallinn, Proc. pt.1, P93-105, November 1971.
6.R. K. Mller and L. R. Saackel, "Complete Automatic Analysis of Photoelastic Fringes", Experimental Mechanics, Vol.29, P245-251, July 1979.
7.A.S. Redner, "Photoelastic Measurements by Means of Computer-Assisted Spectral-Contents Analysis", Experimental Mechanics, Vol.25, P148-153, June 1985.
8.J.Y. Yao, “Extracting Isoclinics Using Image-Processing Techniques”, Experimental Techniques, Vol.11, P30-31, October 1987.
9.E. Umezaki, T. Tamaki and S. Takahashi, "Automatic Stress Analysis of Photoelastic Experiment by Use of Image Processing", Experimental Techniques, December 1989.
10.L. S. Srinath and A.V. S. S. S. R. Sarma, "Determination of Integral Fringe Order in Photoelasticity", Experimental Techniques,Vol.13, P138-141, March 1973.
11.A.S. Voloshin and C. P. Burger, "Half-Fringe Photoelasticity: A New Approach to Whole-Field Stress Analysis", Experimental Mechanics, Vol.23, P304-313, September 1983.
12.Umezaki,B., Tamaki and Takahashi,S., "Automatic Stress Analysis from Photoelastic Fringes use to Image Processing Using a Person Computer”, Proc. Soc, Photo., Vol.504, P127-134, 1984.
13.A.Ajovalasit, S. Barone, and G. Petrucci, "Towards RGB Photoelasticity: Full-Field Automated Photoelasticity in White Light", Experimental Mechanics, Vol.35, No.3, P193-200, September 1995.
14.S. Yoneyama, M. Shimizu, J. Gotoh and Takashi, "Photoelastic Analysis with a Single Tricolor Image", Optics and Lasers in Engineering, Vol.29, P423-435, 1998.
15.瀨口靖幸、富田佳宏、渡邊光宏, "電算機援用光彈性應力解析", 日本機械學會論文集（A編）, 46卷406號（昭和55-6）。
16.本間恭二、赤澤 隆, "光彈性畫面處理之研究", 日本機械學會論文集（A編）,52卷486號（昭和62-2）。
17.K. Ramesh, V. R. Ganesan and S. K. Mullick, "Digital Image Processing of Photoelastic Fringes. A New Approach", Experimental Techniques, Vol.15, No.5, P41-46, September-October 1991.
18.Iwaki, Toshihiro, "Method of Analyzing a Photoelastic Image. (In the Case of the Photoelastic Image Obtained by an Infrared Vidicon Tube)", Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, A Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part A, Vol.57, No.539, P1654-1658, Jul,1991.
19.Tang, Chen; Yu, Wanming and Yun, Dazhen, ”Color Image Separation Method for Obtaining Pure Isoclinic Pattern”, Dalian Ligong Daxue Xuebao/Journal of Dalian University of Technology, Vol.39, No.4, P494-497 , 1999.
20.洪章智, "混凝土含內部裂縫之表面光彈應力分佈行為探討", 中華大學土木工程學系碩士論文,民國八十八年七月。
21.謝家木, "應用數位影像處理/零次平衡補償法及雙變數函數進行光彈應力分離之研究", 中華大學土木工程學系碩士論文, 民國八十九年六月。
22.Umezaki, E. and Kodama, K., "Multiplication and Extraction of Isochromatics from Color Photoelastic Fringes Obtained in Plane Polariscope", Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, Vol.4416, P27-30, 2001.
23.An. Liqian and Yu. Wenying, "Real Time Data Processing System for Photoelastical Mechanics", Mining Science and Technology’99, P471-473, 2002.
24.Wen, Meiyuan and Liu, Guangting, "New Technique for Multiplying the Isoclinic Fringes", Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, Vol.1332, P673-675, 1990.
25.X. Liu and Q. Yu, "Some Improvement on Digital Fringe-Multiplication Methods", Experimental Techniques, Vol.17, No.1, P26-29, January-February 1993.
26.Ren, Chuanbo; Pu, Qi; Yun, Dazhen and Yu, Wanming, "Photoelastic Fringe Multiplication by Image Operation Technique", Guangxue Xuebao/Acta Optica Sinica, Vol.19, No.5, P591-595, May 1999.
27.Umezaki,B., Tamaki and Takahashi,S., "Automatic Stress Analysis of Photoelastic Experiment by Use of Image Processing", Experimental Techniques, Vol.30 , P22-27, December 1989.
28.連泓勝, "視覺影像處理光彈應力法於鋼筋混凝土構件監測與行為之研究", 中華大學土木工程學系碩士論文, 民國九十一年六月。
29.Ramesh, K. and Govindarajan, R., "Towards a Device Independent Digital Image Processing Software for Photoelastic Analysis", Strain, Vol.33, No.4, P115-120, 1997.
30.陳明照, "應用數位反射式光彈法量測鋼筋混凝土腐蝕握裹力膨脹應力之研究",中華大學土木工程學系碩士論文,民國九十二年七月。
31.詹前億, "應用數位反射式光彈法與鑽孔法量測預壓應力混凝土鑽孔後釋放應力之研究", 中華大學土木工程學系碩士論文, 民國九十三年七月。
32.劉弘政, "應用鑽孔法與數位光彈法量測預壓混凝土之釋放應力研究", 中華大學土木工程學系碩士論文, 民國九十四年七月。
33.Silva-Moreno, Alejandra A.; Rodriguez, F. J. Ornelas; Torres, Ricardo Gutierrez and Ochoa, Noe Alcala " Photoelasticity applied in industry" The International Society for Optical Engineering, v 6046, Fifth Symposium Optics in Industry, 2006, p 604619.
34.陳炳旭, "數位相機自動白平衡：結合灰界理論與色域對應之研究", 世新大學平面傳播科技學系碩士論文, 民九十二年六月。
35.Tominaga, Shoji and Okamoto, Sachiko "Color Temperature Estimation of Fluorescent Scene Illumination" Color Science and Engineering: Systems, Technologies, Applications, 2003, p 82-87
36.BRUCE FRASER著, 懷石藝術科技譯, "DSLR Raw檔聖經", 旗標出版公司, 民九十三年11月。
37.賴吉欽, "DSLR單眼數位相機聖經", 旗標出版公司, 2006年。