DIC(数字图像相关)亚像素位移算法
亚像素级点定位及边缘定位算法
亚像素级点定位及边缘定位算法亚像素级点定位及边缘定位算法是一种能够在图像中精确定位和边缘检测的算法。
它通过对图像进行像素级的分析和处理，能够找到图像中的细微差别和边缘信息，从而实现更精确的定位和边缘检测。
下面将详细介绍几种常用的亚像素级点定位及边缘定位算法。
一、亚像素级点定位算法1.插值算法插值算法是一种常用的亚像素级点定位算法。
它通过对像素的灰度值进行插值计算，从而得到更精确的像素位置。
常用的插值算法有双线性插值和双三次插值。
在双线性插值算法中，通过对四个临近像素点的灰度值进行加权平均，得到相邻像素间的插值结果。
它能够有效地减小像素间的差异，提高像素位置的精确性。
双三次插值算法是在双线性插值算法的基础上进行改进的。
它通过对16个临近像素点的灰度值进行加权平均，得到相邻像素间的插值结果。
双三次插值算法在提高像素位置精确性的同时，还能够减小插值过程中的误差。
2.亚像素匹配算法亚像素匹配算法是一种基于像素灰度值的定位方法。
它通过对图像中的相关区域进行匹配，找到最高相关度的位置，从而确定像素的位置。
亚像素匹配算法常用的方法有基于互相关和基于匹配滤波器。
基于互相关的亚像素匹配算法通过计算两个像素区域之间的互相关系数，确定像素位置。
它能够提取出像素间的相似性，从而找到最匹配的位置。
基于匹配滤波器的亚像素匹配算法通过滤波器的响应值来确定像素位置。
滤波器通过对图像进行卷积计算，得到滤波器的响应值。
根据滤波器的响应值，可以确定像素的位置。
边缘定位算法是一种能够提取图像中边缘信息的算法。
常用的边缘定位算法有基于梯度的方法和基于模板匹配的方法。
基于梯度的边缘定位算法通过计算图像的灰度梯度，找到像素值变化剧烈的位置，从而确定边缘的位置。
常用的梯度算子有Sobel算子、Prewitt算子等。
基于模板匹配的边缘定位算法通过将预先定义的边缘模板与图像进行匹配，找到与模板相匹配的位置，从而确定边缘的位置。
常用的模板有Laplacian模板、Canny模板等。
基于数字图像相关法的索力识别综述_1
基于数字图像相关法的索力识别综述发布时间：2021-11-11T07:56:40.059Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：胡园苟晨铭练城凌刘磊[导读] 数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）技术，运用双目相机和计算机图像视觉处理算法，对待测物体的散斑图像进行处理，对因受力而产生变形的物体进行测量识别。
目前这一项技术主要应用于物体的变形、移动、应变、模态分析等。
重庆科技学院重庆 401331摘要：拉索、吊索等是缆索桥梁的关键承重部件，由于多种因素的影响，会出现程度不一的腐蚀、开裂、内部钢丝断裂等问题，这些将直接影响到桥梁的安全。
为了降低因拉索损伤出现威胁到桥梁安全的情况，对于拉索检测有着极高的要求，随着计算机图像处理技术与光学技术的不断发展，非接触式测量在时效性、便捷性、准确性等方面具有更高优势。
关键词：非接触式；图像处理；数字图像相关法；索力识别引言数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）技术，运用双目相机和计算机图像视觉处理算法，对待测物体的散斑图像进行处理，对因受力而产生变形的物体进行测量识别。
目前这一项技术主要应用于物体的变形、移动、应变、模态分析等。
DIC（数字图像相关法）技术是一种非接触式测量技术，有着如下的优点：适应环境的能力强，自动化程度高、准确性高、经济效益好等。
其被广泛的应用于各个行业：如工业、农业、航空航天、生物医疗、工程、材料、力学等领域。
而DIC技术也在土木工程领域中表现出了极大的应用价值，有学者以及研究团队提出了基于DIC技术的测量方法，将其应用于斜拉桥的索力识别当中，取得了一定的研究成果。
1.概述桥梁结构整体从一开始就必须要考虑安全性问题，从设计、施工到运营维护阶段都需要对整个结构体系进行非常准确的一个受力评估与健康检测，这样才能依据可靠的数据进行安全保障。
其中，在缆索承重桥梁结构的使用当中，其关键受拉构件如拉索，吊索等非常容易产生强度下降，因为会受到环境腐蚀、疲劳损伤、振动等，会威胁到桥梁的运营安全[1]。
光镊系统中一种亚像素位移测量方法研究
光镊系统中一种亚像素位移测量方法研究摘要：光镊系统中光阱刚度系数的快速、准确、高精度测量是光镊进行粒子定量操控的关键因素。
本文给出了一种利用数字图像相关匹配的方法实现亚像素的位移测量。
为提高测量精度，此方法在捕获过程中采集多幅图像并以相邻前一幅图像作为模板去匹配下一幅图像，以此类推，最后将每个增量位移场叠加作为最终的位移,同时在亚像素计算时采用较高精度的梯度法；为了提高计算速度，在整像素点匹配时，采用了动态阈值序贯相似法。
最后，通过模拟仿真实验，对此算法的有效性进行了验证，结果表明本算法比普通亚像素算法快1~2倍。
关键词：亚像素位移测量，数字图像相关法，序贯相似法，动态阈值，梯度法1.引言：光镊（Optical tweezers）又称为单光束梯度力光阱，是一种利用高度聚焦的激光束形成的三维梯度势阱来捕获、操控微小粒子的技术[1]。
光镊自1986年由Arthur Ashkin[2]发明以来，以其非接触、地损伤等优点，已被广泛应用于物理学中的激光冷却、胶体化学、生物医学尤其是分子生物学等领域[3]，成为一项重要的研究工具。
光镊的一个重要功能为微小力的测量，对光阱的刚度进行标定是光镊测力的重要环节。
标定光阱刚度有许多方法，常用的有流体力学法、热运动分析法、功率谱法和外加周期驱动力法等[4-6],文献[7详细分析比较这四种方法的优缺点，其中流体力学法和热运动分析法均需要CCD跟踪微粒运行轨迹，在微粒运行一段期间内拍摄大量的图像，然后再对些图像进行后期处理。
由此可知在硬件条件一定的情况下图像亚像素分析对测量精度有着重大的意义。
亚像素位移测量的算法主要有如下几种：亚像素灰度插值法[8]、曲面拟合法[9]、相关系数插值法，牛顿-拉普森[10]（Newton-Rapshon，简称N-R）、基于梯度的方法；频率相关法，后验概率算法，神经网络方法和基于迭代的最小二乘法[11]。
这些算法测量精度所称精度能到0.005-0.1pixel。
高精度、实时数字图像相关变形测量
高精度、实时数字图像相关变形测量数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法是目前光测力学研究领域最为活跃的测量方法,其在科研和工程测量都得到了广泛的应用。
随着数字图像相关方法应用领域的拓宽,其测量精度、计算效率和适用性都急需得到进一步提高,以满足科研和工程领域不断提出的新需求。
目前,DIC的位移测量精度可以达到0.01像素,已经能够满足大部分位移测量的需求。
但是,与常规使用的电测应变技术相比,DIC的应变测量精度还不能满足大多数情况下的测量需求。
同时,由于受到散斑制备质量、计算参数选取以及被测力学量的计量朔源等诸多因素的影响和制约,DIC测量结果的一致性和正确性还难以得到保证。
此外,随着DIC技术的发展,该技术越来越多地被用于工业在线检测和医学测量中。
对于工业在线检测和医学测量,DIC的测量速度显得尤为重要,需要满足实时测量的需求。
而且,对于目前常规使用的单目和双目测量系统,其适用性仍然不能满足实际测量需求,如极端环境下的测量、多尺度变形测量和大尺度下的测量。
本文工作以实现高精度、实时DIC变形测量为目标,从DIC计算精度、计算效率、系统标定三个角度出发,取得了如下成果:(1)分析了反向组合高斯牛顿算法在噪声条件下的理论误差公式,发现其均值误差中的噪声引入误差项在选择合适的灰度梯度算子时可以被消除,揭示了噪声引入误差消除的机理。
通过与传统的牛顿拉普森算法对比,证明了反向组合高斯牛顿算法在计算效率和抗噪声能力上的全面优势,给出了全新的DIC理论误差公式。
(2)提出了一种基于种子点扩散的并行计算方法,结合高效率的反向组合高斯牛顿算法与双三次B样条插值查找表,实现了实时DIC变形测量。
将并行方法扩展到三维数字图像相关方法中,在子线程中逐步实现时序匹配、立体匹配和三维重构,实现了5000点10Hz的三维变形实时测量。
(3)提出了一种基于摄影测量和散斑特征匹配的相机内外参标定方法,解决了三维DIC大视场条件下的相机内外参标定问题,成功实现了大视场条件下的三维DIC高精度变形测量。
数字图像相关方法
数字图像相关方法(DICM)前言数字图像相关法(Digital Image Correlation Method，简称DICM)，又称为数字散斑相关法(Digital Speckle Correlation Method，简称DSCM)，是应用于计算机视觉技术的一种图像测量方法。
数字图像相关(Digital Image Correlation，i.e. DIC)测量技术是应用计算机视觉技术的一种图像测量方法，是一种非接触的、用于全场形状、变形、运动测量的方法。
它是现代先进光电技术、图像处理与识别技术与计算机技术相结合的产物，是现代光侧力学领域的又一新进展。
它将物体表面随机分布的斑点或伪随机分布的人工散斑场作为变形信息载体，是一种对材料或者结构表面在外载荷或其他因素作用下进行全场位移和应变分析的新的实验力学方法。
在实验固体力学领域中，对于不同载荷下，材料和结构表面的变形测量一直是一个较难的课题。
一般包括接触式和非接触式两种，对于一般使用的电阻应变片接触式测量方法，受其测量手段的限制，不能得到全场数据，且测量范围有限，不能得到物体整体上的变形规律。
而对于全场的非接触式光学测量方法，包括干涉测量技术(例如全息照相干涉法，散斑千涉法)和非干涉技术(例如网格法和数字图像相关测量法)。
由于干涉测量技术要求有相干光源，光路复杂，且测量结果易受外界震动的影响，多在具有隔振台的实验室中进行，应用范围受到了极大的限制。
而非干涉测量技术是通过对比变形前后物体表面的灰度强度来决定表面变形量，对光源和测量环境要求较低。
数字图像相关测量技术可以直接采用自然光源或白光源，通过具有一定分辨率的CCD相机采集图像，并利用相关算法进行图像处理得到变形信息，可以说，DIC是一种基于数字图像处理和数值计算的光学测量方法。
由于该技术的直接处理对象是数字图像，而随着科学技术和数字化技术的不断发展与更新，数字图像的分辨率和清晰程度不断扩大，因此，数字图像处理技术的测量精度也在不断提升。
基于数字图像相关方法的Q235_钢单轴拉伸变形研究
基于数字图像相关方法的Q235钢单轴拉伸变形研究肖汉斌1 陈 田1 于家硕1 裴雪冬1 李占峰21武汉理工大学交通与物流工程学院 武汉 430063 2大连港散杂货码头公司技术工程部 大连 116001摘 要：数字图像相关(DIC)方法是一种非接触式的光学测量方法，通过高速摄像机记录实验过程，并基于计算机视觉技术对实验过程进行分析与数值计算，从而得出目标区域在实验过程中的应变变化情况。
Q235钢是起重机的常用材料，研究Q235钢在拉伸载荷下的变形对保证起重机结构安全有重要意义。
文中通过DIC技术对Q235钢试件拉伸变形过程进行研究，对比DIC方法分析值、应变片测量值以及有限元仿真模拟值。
结果表明，通过DIC 方法得到的分析值与其余两种方式得出的数据相对误差均小于5%，为DIC方法在金属结构拉伸变形研究中提供了有力参考。
关键词：金属结构；数字图像相关；拉伸变形；Q235钢；有限元仿真中图分类号：TP391：U653.921 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2022）16-0019-07Abstract: Digital image correlation (DIC) method is a non-contact optical measurement method. The experimental process is recorded by a high-speed camera, and the experimental process is analyzed and numerically calculated by computer vision technology, so as to obtain the strain change of the target area during the experimental process. Q235 steel is a common material for cranes. It is of great significance to study the deformation of Q235 steel under tensile load to ensure the structural safety of cranes. In this paper, the tensile deformation process of Q235 steel specimen is studied by DIC technology. By comparing the analysis value of DIC method, the measured value of strain gauge and the simulation value of finite element simulation, it can be found that the relative error between the analysis value obtained by DIC method and the data obtained by the other two methods is less than 5%, which provides a powerful reference for the application of DIC method in the research of tensile deformation of metal structures.Keywords:metal structure; digital image correlation; tensile deformation; Q235 steel; finite element simulation0 引言起重机被广泛运用于港口运输、机械等行业，由于其部分金属构件长期处于复杂的载荷条件下，其故障的产生与金属结构的加工工艺、现场环境和作业工况有很大关系，故应力应变是反映金属故障的重要指标[1]。
基于改进梯度法的数字图像相关亚像素位移求解算法
基于改进梯度法的数字图像相关亚像素位移求解算法
董一;王桂荣;洪亮
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2022(45)17
【摘要】在数字散斑相关法中,传统梯度法搜索的亚像素测量精度已无法满足实际工程中的要求。
针对此问题,提出了一种基于插值和梯度的亚像素位移测量混合算法。
该算法在已知整像素配准点的基础上,先利用双三次插值法粗匹配出精度为0.2 pixel的亚像素配准点,再通过梯度法匹配得到更高精度的亚像素配准点,避免了梯度法在一阶泰勒公式展开时的舍弃量过大问题,在不提升摄像机分辨率的情况下,有效地提高了测量精度及计算效率。
通过仿真实验测试了该算法的性能,并与曲面拟合法、插值法及梯度法进行对比,显示该算法的精度可达0.01 pixel,高于另外三种算法的精度。
此外通过刚体平移实验检验该算法在实际应用中的效果,实验结果显示,所提算法的位移精度可达0.001 mm,误差在0~3%之间,计算时间为0.027 s。
综上所述,所提出的亚像素位移测量混合算法的精度较高,计算效率也满足工程应用的要求。
【总页数】6页(P29-34)
【作者】董一;王桂荣;洪亮
【作者单位】中国计量大学机电工程学院;浙江传媒学院电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73-34;TP391
【相关文献】
1.基于梯度法的数字散斑图像相关亚像素搜索算法
2.数字图像相关中的亚像素位移定位算法进展
3.一种改进的数字图像亚像素位移测量算法
4.基于Hermite插值的数字图像相关亚像素位移求解算法
5.数字图像相关亚像素位移测量中迭代相关系数曲面拟合算法研究
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数字图像相关中亚像素位移测量算法的研究
数字图像相关中亚像素位移测量算法的研究一、本文概述随着数字图像处理技术的不断发展，亚像素位移测量在众多领域如工程监测、医学影像分析、机器视觉等方面扮演着日益重要的角色。
亚像素位移测量是指对图像中物体微小移动距离的精确计算，其精度往往高于像素级别，对于提高测量精度、优化系统性能具有重要意义。
本文旨在探讨数字图像相关中亚像素位移测量算法的研究现状与发展趋势，分析不同算法的原理、特点及应用场景，以期为推动相关领域的技术进步提供理论支持和实践指导。
本文首先将对亚像素位移测量算法的基本概念进行阐述，明确研究范围和目标。
接着，将详细介绍几种经典的亚像素位移测量算法，包括基于灰度梯度的方法、基于插值的方法、基于频域分析的方法等，并分析它们的优缺点及适用范围。
在此基础上，本文还将探讨新兴算法如深度学习在亚像素位移测量中的应用，展望未来的发展方向。
本文旨在通过深入研究和对比分析，为数字图像相关中亚像素位移测量算法的优化和创新提供理论支撑和实践指导，推动相关领域的技术进步和应用拓展。
二、亚像素位移测量算法原理亚像素位移测量算法是数字图像相关领域中一种重要的技术，其主要目标是在像素级别以下的精度上测量和分析物体的位移。
这种技术在很多领域都有广泛的应用，如材料科学、生物医学工程、机器视觉等。
传统的像素级位移测量算法通常只能提供整数像素级别的精度，这对于许多需要高精度位移测量的应用来说是不够的。
因此，亚像素位移测量算法应运而生，它可以通过插值、拟合或者其他优化技术，将位移测量精度提高到像素级别以下，从而提高测量精度和可靠性。
亚像素位移测量算法的原理主要基于灰度相关法。
灰度相关法是一种通过比较两幅图像之间的灰度分布来计算物体位移的方法。
在亚像素级别上，这种方法需要对像素灰度值进行插值，以获取更精细的灰度分布信息。
常见的插值方法包括线性插值、双线性插值、双三次插值等。
在亚像素位移测量算法中，通常会使用迭代优化技术来寻找最佳的位移参数。
亚像素定位的方法
亚像素定位的方法亚像素定位（sub-pixel positioning）是一种用于精确测量和定位像素图像中物体位置的方法。
传统的像素定位方法只能得到物体相对于像素边界的位置，而亚像素定位可以更准确地测量物体的位置，提高像素级别测量的精确性。
1.亚像素插值法：亚像素插值法是一种基于图像插值的方法，通过对像素值进行插值，来得到亚像素级别的物体位置。
最常用的插值方法是双线性插值法和双三次插值法。
双线性插值法是一种基于二次多项式插值的方法。
它假设图像的物体是光滑的，并通过在物体周围构建一个二次多项式来估计物体位置。
通过计算该二次多项式的最大值来确定亚像素级别的物体位置。
双三次插值法是一种基于三次多项式插值的方法。
它比双线性插值法更精确，但计算复杂度也更高。
它通过构建一个三次多项式来估计物体位置，并通过计算该三次多项式的最大值来确定亚像素级别的物体位置。
2.亚像素势能法：亚像素势能法基于图像的灰度变化，将物体位置的测量问题转化为一个最小化能量函数的问题。
它通过迭代的方式，调整物体位置的估计，直到能量函数达到最小值。
亚像素势能法通常包括两个步骤：能量函数计算和优化算法。
能量函数计算是根据图像灰度的变化率来计算物体的位置。
优化算法是用于能量函数的最小值，常用的算法包括梯度下降法和估计最大值法。
3.亚像素相关法：亚像素相关法是一种基于相关性匹配的方法，通过计算物体在不同位置的图像块之间的相似度，来确定物体的亚像素级别位置。
亚像素相关法可以通过计算相关系数、互相关函数、相位相关等方式进行测量。
亚像素相关法通常包括两个步骤：特征提取和相关性计算。
特征提取是用于提取图像中物体的特征，如边缘、颜色、纹理等。
相关性计算是用于计算物体在不同位置的图像块之间的相似度，通过最大化相关性来确定物体的亚像素级别位置。
总结起来，亚像素定位是一种通过图像插值、势能优化和相关性匹配等方式，来提高像素级别测量精度的方法。
不同的方法适用于不同的应用场景，选择适合的亚像素定位方法可以提高测量的准确性和精确度。
dic测量原理的应用
DIC测量原理的应用1. 简介DIC（Digital Image Correlation）是一种基于数字图像处理的位移测量方法，它通过分析图像中特定点的像素位移来计算物体的形变和位移。
DIC技术在工程领域中被广泛应用，特别是在材料力学、结构力学和生物力学等领域。
2. DIC测量原理DIC测量原理是基于图像的亮度匹配和像素位移计算。
具体原理如下： 1. 亮度匹配：首先，在进行DIC测量前，对待测物体进行拍摄得到一系列图像。
然后，选择两个相邻图像进行亮度匹配，即将两幅图像进行亮度显示范围变换，使得两幅图像的亮度尽量一致。
2. 图像剖分：将匹配亮度后的图像进行分块，每个块的大小取决于待测物体的尺寸和形变情况。
通常，分块大小越小，测量精度越高，但计算量也会增加。
3. 像素位移计算：对亮度匹配后的图像块进行图像处理，通过比较块内每个像素的灰度值，计算出块之间的位移。
这种位移计算方法可以基于相关性、互信息或梯度等方法。
4. 形变计算：通过位移计算出每个像素点的位移矢量，进而可以获得整个物体的形变场。
常用的形变参数包括正向应变、剪切应变和主应变等。
3. DIC测量应用3.1 材料力学在材料力学中，DIC被广泛应用于材料的拉伸、压缩和弯曲等实验中，用于测量材料表面的形变和位移。
通过DIC测量，可以得到材料的应力应变曲线、断裂点和表面形貌等信息，从而评估材料的力学性能。
3.2 结构力学在结构力学中，DIC技术可用于监测结构物的变形和位移。
例如，在桥梁和建筑物的使用寿命评估中，利用DIC测量可以监测结构物的沉降、变形和裂缝扩展等情况，及时发现结构的变化并采取相应措施。
3.3 生物力学在生物力学研究中，DIC被广泛用于测量生物组织和器官的形变和位移。
例如，通过DIC测量可以分析人体骨骼的运动和变形，对运动学和生物力学研究具有重要意义。
同时，DIC还可以应用于生物力学材料的拉伸实验，如测量心脏和血管材料的应变和剪切性能等。
一种改进的数字图像亚像素位移测量算法
一种改进的数字图像亚像素位移测量算法徐飞鸿;代坤【期刊名称】《长沙理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】在三次曲面拟合法的基础上，提出了一种改进的亚像素位移求解算法。
针对该算法中影响亚像素位移定位精度的两个因素进行分析，找出了最佳的拟合距离及合适的计算窗口子区。
并用计算机生成的模拟散斑图，对该算法与常规的三次曲面拟合法针对计算精度、抗噪性能及效率进行了比较。
试验结果表明，该算法相比一般的三次曲面拟合法，在计算时间增加较少的基础上，计算误差与抗噪性在一定范围内得到明显的改善。
%An improved sub-pixel registration algorithm is proposed based on cubic surface fitting method.Two factors of the algorithm with measurement accuracy of sub-pixel dis-placement are analyzed and it is found out the optimal fitting distance and proper subsets of calculation window.Contrast tests have been made between the algorithm and the conven-tional cubic surface fitting in terms of registration accuracy and computational efficiency u-sing computer-simulated speckle images.The experiment result indicates that the algorithm relatively to the general cubic surface fitting has a slight increase in computing time and sig-nificant improvement in calculation error that an order of magnitude of registration accuracy has been improved.【总页数】6页(P75-80)【作者】徐飞鸿;代坤【作者单位】长沙理工大学土木与建筑工程学院，湖南长沙 410004;长沙理工大学土木与建筑工程学院，湖南长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】O348;TB93【相关文献】1.一种基于图像相位信息的亚像素微位移测量算法 [J], 王庆;刘大亮;刘忠;樊莉;王雅君;杜鹃;刘延平2.一种改进的亚像素位移测量算法研究与应用 [J], 韩珂3.一种改进的基于奇异值分解的亚像素级图像配准算法 [J], 凌程;耿修瑞;杨炜暾;赵永超4.一种改进的基于奇异值分解的亚像素级图像配准算法 [J], 凌程;耿修瑞;杨炜暾;赵永超;;;;;5.数字图像相关亚像素位移测量中迭代相关系数曲面拟合算法研究 [J], 李荣丽;郭琦;刘小勇;秦昕洲;范依航;高嵩;郝兆朋;孔清屿因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
亚像素算法原理
亚像素算法原理亚像素算法是一种用于图像处理中的技术，旨在提高图像的精度和清晰度。
它通过对图像进行插值，将原本离散的像素点转换为更精细的子像素点，从而实现对图像的细节增强和边缘锐化。
亚像素算法的原理主要包括两个方面：插值和重采样。
插值是亚像素算法的核心。
在传统的图像处理中，像素点是离散的，它们的位置只能在整数坐标上。
而亚像素算法通过插值的方式，在像素点之间进行计算，得到更为精确的坐标位置。
常用的插值方法包括双线性插值、双三次插值等。
这些插值方法可以根据像素点周围的颜色信息，估算出子像素点的颜色值。
重采样是亚像素算法的另一个关键步骤。
插值只是将像素点的位置进行了微调，但并没有改变图像的分辨率。
而重采样则是在插值的基础上，将图像的分辨率进行提升。
通过重复插值的过程，可以将原本一个像素点的区域细分为多个子像素点，从而增加图像的细节和清晰度。
亚像素算法的应用广泛，特别是在数字相机、图像放大、图像重建等领域。
在数字相机中，由于像素的数量有限，拍摄的图像往往会存在一定的模糊度。
而亚像素算法可以通过插值和重采样，提高图像的清晰度，使细节更加清晰可见。
在图像放大和重建中，亚像素算法可以通过对图像进行插值和重采样，恢复图像的细节和清晰度，使放大后的图像更加清晰锐利。
除了上述应用外，亚像素算法还可以用于图像配准、图像拼接和图像去噪等领域。
在图像配准中，亚像素算法可以通过对图像进行插值和重采样，将多个图像的坐标对齐，实现图像的准确对比和匹配。
在图像拼接中，亚像素算法可以通过插值和重采样，将多个图像的细节进行融合，实现图像的平滑过渡和无缝拼接。
在图像去噪中，亚像素算法可以通过插值和重采样，对图像中的噪声进行滤波处理，去除图像中的噪点和干扰，提高图像的质量和清晰度。
亚像素算法是一种用于图像处理中的技术，通过插值和重采样，提高图像的精度和清晰度。
它广泛应用于数字相机、图像放大、图像重建、图像配准、图像拼接和图像去噪等领域。
亚像素算法的原理简单明了，但能够带来显著的效果改善，是图像处理领域中不可或缺的重要技术之一。
digital image correlation国际技术指标 -回复
digital image correlation国际技术指标-回复digital image correlation（DIC）是一种用于对比和测量物体表面变形和位移的非接触式光学测量技术。
它能够捕捉并分析图像中的像素位移，从而提供物体及其表面上局部区域的位移和应变分布。
DIC技术在工程、材料科学和生物医学等领域得到广泛应用。
本文将详细介绍DIC技术的原理、应用和相关的国际技术标准。
首先，我们来了解DIC技术的基本原理。
DIC技术利用两幅或多幅图像之间的相关性来计算图像中像素的位移。
首先，在加载变形前后的物体上拍摄一系列图像，这些图像可以是两维（2D）或三维（3D）的。
然后，通过对比不同图像之间的像素亮度差异来确定像素的位移。
DIC算法通常采用亚像素级别的插值方法来提高位移测量的精度。
DIC技术的一个重要应用领域是工程力学。
在材料和结构的力学性能研究中，DIC可以用于测量材料的应变分布和表面变形。
例如，在金属材料的拉伸实验中，DIC可以提供材料表面的位移和应变信息，从而帮助评估和改善材料的力学性能。
此外，在结构工程领域，DIC可以用于监测和评估建筑物和桥梁等结构件的变形和疲劳。
DIC技术在材料科学研究中也有重要的应用。
通过测量材料的应变分布，DIC可以帮助研究人员了解材料的力学性质和变形行为。
例如，在复合材料的研究中，DIC可以用于评估材料的加工质量和损伤状态。
此外，DIC还可以用于研究材料的热膨胀性质和热应变分布等。
生物医学是DIC技术的另一个重要应用领域。
DIC可以用于研究动物和人体组织的变形和位移。
例如，在骨骼生物力学研究中，DIC可以用于测量骨骼和关节的运动和变形。
此外，DIC还可以用于评估皮肤弹性和血流速度等生理参数。
为了确保DIC技术的准确性和可重复性，国际上制定了一些与DIC相关的技术标准。
ISO 16859:2018 "非接触式光学测量方法：数字图像相关术语和参数"是与DIC相关的国际标准之一。
DIC(数字图像相关)亚像素位移算法
其次，总结了各种已有的图像亚像素位移定位算法，重点介绍了图像灰度插值 法、相关系数拟合(插值)法、梯度法(基于灰度的梯度法和基于相似函数的梯度法两 大类)这三种目前最常用的数字图像亚像素定位算法，并用模拟散斑图对它们进行了 比较。
基于测点优化的亚像素数字图像相关方法
基于测点优化的亚像素数字图像相关方法张楠;王学滨;杜亚志【摘要】鉴于传统数字图像相关(DIC)方法采用的布点方式(水平成行,垂直成列)很可能会将一些测点分布在散斑质量较差的位置,提出了一种基于测点优化、Newton-Raphson(N-R)迭代与粒子群优化(PSO)算法的DIC方法.首先,通过在原始测点周围寻找散斑质量较好的区域来优化测点位置;然后,采用基于N-R迭代与PSO的粗细搜索方法计算优化后(非均匀分布)测点的位移场;最后,采用二维格林样条插值算法对该位移场进行插值以获得原始测点处的位移场,再由中心差分方法获得应变场.对3幅散斑质量差别较大的散斑图上的测点进行了优化,并将传统方法和提出方法获得的应变的各种结果进行了比较.研究发现,当样本子区尺寸在21~41 pixel之间时,对于平均灰度梯度处于10~20 pixel-3,且预加应变量处于0.01~0.05之间的散斑图,采用该方法可以获得较好的测量结果,这与优化测点位置有关.若采用该方法仅对原始测点中分布在散斑质量较差位置处的那些测点进行优化,有望获得更为理想的测量结果.%In traditional Digital Image Correlation(DIC)methods, points are regularly distributed, that is, points are parallel in horizontal and vertical directions. Thus, a few points can be distributed in positions where speckle qualities are bad. In this paper, a digital image correlation method based on the optimization of positions of points, Newton-Raphson(N-R) iteration and particle swarm optimization is proposed. Firstly, the positions of original points are optimized; secondly, the displacement field for the irregular optimal points is obtained by use of the N-R iteration and PSO;finally, the displacement field is interpolated using two-dimensional Green's function-based interpolator to obtain the displacement field atregularity distributed points, and then, the strain field is obtained by use of the central difference method. For three speckle images where speckle qualities are greatly different, positions of points are optimized, and comparisons between the present and traditional results are conducted. It is found that the present method has reasonable accuracy for speckle images with the strain of 0.01~0.05, the size of subsets of 21~41 pixel, and the mean intensity gradient of 10~20 pixel-3, which is related to the point optimization. It is expected that high accurate results can be obtained using the present method if only the positions of points distributed at positions with bad speckle qualities are optimized.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2017(053)003【总页数】8页(P193-200)【关键词】数字图像相关方法;测点位置;优化;平均灰度梯度;散斑质量;格林样条插值【作者】张楠;王学滨;杜亚志【作者单位】辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学计算力学研究所,辽宁阜新 123000;辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新 123000【正文语种】中文【中图分类】TP301;O348ZHANG Nan,WANG Xuebin,DU Yazhi.Computer Engineering andApplications,2017,53（3）：193-200.数字图像相关[1-4]Digital Image Correlation，DIC）方法是20世纪80年代发展起来的一种用于测量物体表面位移和应变的光学测量方法，该方法最初由日本的Yamaguchi[5]、美国的Peters和Ranson[2]等人同时独立提出。
dic测应变的原理和算法
dic测应变的原理和算法DIC（Digital Image Correlation，数字图像相关）是一种用于测量物体表面形变和应变的非接触式光学测量方法。
其原理是利用相机拍摄物体表面的图像，然后通过对这些图像进行处理和分析，来推断出物体表面的形变和应变情况。
DIC测量的原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 图像获取，使用高分辨率的相机拍摄物体表面的图像。
2. 图像处理，对拍摄到的图像进行预处理，包括去噪、增强对比度等操作，以提高后续的图像分析精度。
3. 特征提取，在图像中识别出物体表面的特征点，可以是纹理、颜色等特征，用于后续的匹配和跟踪。
4. 图像匹配，通过比对不同时间或加载条件下的图像，找到相应的特征点，从而得到物体表面的位移场。
5. 应变计算，根据位移场的信息，计算出物体表面的应变分布，可以是拉伸、剪切等应变量。
在DIC测量中，应变的计算算法通常包括：1. 基于位移场的应变计算，通过对位移场进行空间微分，可以得到应变场的分布。
常见的方法包括全场法和局部法，全场法适用于整个图像区域的应变计算，而局部法则是针对特定区域进行应变计算，通常精度更高。
2. 核相关法，该方法利用图像处理中的相关分析方法，通过计算特征点周围的亮度变化来得到应变场。
3. 有限元法，将物体表面离散化为小区域，利用有限元方法来计算每个区域的应变值，适用于复杂形状和加载条件的情况。
总的来说，DIC测量应变的原理是基于对物体表面图像的处理和分析，通过计算位移场来推断出应变分布，而应变的计算算法则包括基于位移场的计算、核相关法和有限元法等多种方法。
这些方法各有优劣，可以根据具体的测量需求和条件来选择合适的算法进行应变计算。
一种改进的亚像素位移测量算法研究与应用
一种改进的亚像素位移测量算法研究与应用韩珂【摘要】提出改进的亚像素位移测量算法ISPMA( improved sub-pixel measurement algorithm). 首先利用混合蛙跳算法快速全局寻优能力生成亚像素位移测量初始值,然后采用线性灰度改变灰度梯度迭代算法对应变图像进行处理,提高应变测量精度. 在此基础上设计一种基于数字图像处理技术的非接触应变测量系统,分析系统总体结构和软件开发方案,设计基于ATmega162的伺服控制电路. 为了验证该系统应变测量性能,对试样进行变形测量实验,结果表明该系统能够精确有效地进行材料变形测量.%We propose an improved sub-pixel displacement measurement algorithm ( ISPMA) .First the ISPMA generates the initial value of sub-pixel displacement measurement using the fast global optimisation capability of shuffled frog leaping algorithm ( SFLA) , then it employs linear gray level changing grayscale gradient iteration algorithm to process the strain image to improve the strain measurement precision.On that basis we design a digital image processing technology-based non-contact strain measurement system, analyse the overall structure of the system and the software development scheme, and design the ATmega162-based servo control circuit.In order to verify the performance of strain measurement of the system, we carry out the deformation measurement experiment on samples.Results show that the system can accu-rately and effectively measure the deformation of materials.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)005【总页数】4页(P246-248,313)【关键词】数字图像相关;亚像素位移测量;伺服控制;单片机【作者】韩珂【作者单位】华北水利水电大学软件学院河南郑州450045【正文语种】中文【中图分类】TG386;TP391数字图像相关测量方法(DIC)[1]是一种基于应用计算机视觉技术的图像处理方法，其以物体表面痕迹作为标志，利用DIC算法计算物体表面面内位移和应变。
数字图像相关中亚像素位移测量的曲面拟合法
第26卷 第2期2005年4月 计 量 学 报ACT A METRO LOGIC A SI NIC A V ol.26,№2 April 2005数字图像相关中亚像素位移测量的曲面拟合法潘 兵, 续伯钦, 陈 丁, 冯 娟(中国科学技术大学中科院材料力学行为与设计重点实验室, 安徽合肥 230027)摘要:曲面拟合法求解亚像素位移是数字图像相关亚像素位移定位中的一种重要方法,它具有抗噪声能力较强、精度高、计算效率高等优点,在实际应用中多被采用。
就该算法中影响亚像素位移定位精度的各要素进行了详细讨论,并用计算机生成的模拟散斑图和金属试件的刚体平移实验进行了验证,结果表明,整像素搜索时选取不同的计算窗口对计算结果的影响最大,而文中所列的几种相关函数的选取对计算结果的影响则可以忽略。
关键词:计量学;数字图像相关;曲面拟合;亚像素中图分类号:T B93 文献标识码:A 文章编号:100021158(2005)022*******Sub -pixel Registration Using Quadratic Surface Fittingin Digital Image CorrelationPAN Bing , X U Bo -qin , CHE N Ding , FE NGJuan(K ey Lab.of Mechanical Behavior and Design of Materials of C AS ,University of Science and T echnology of China ,Hefei ,Anhui 230027,China )Abstract :Sub -pixel registration using quadratic surface fitting as one of the digital image correlation methods has been widely used in measuring sub -pixel displacement in experimental s olid mechanics ,for its high efficiency and noise -free performance.All factors affecting calculation are discussed.The computer -simulated speckle images and rigid body translation experiment of metal specimen are used to verify the accuracy.An optimal subset size between 41×41～61×61(pixels )is verified while impacts of different correlation functions on the calculated displacement can be ignored.In addition ,it is als o found that a 3×3(pixels )fitting window of correlation coefficient matrix gets the highest precision with least computation.K ey w ords :Metrology ;Digital image correlation ;Curved surface fitting ;Sub -pixel收稿日期:2004-05-27;修回日期:2004-09-28基金项目:国家自然科学基金(10232010)作者简介:潘兵(1978-),男,安徽无为人,中国科学技术大学硕士研究生,主要研究方向:光测力学,光学无损检测。
dic,亚像素位移计算方法
安徽建筑大学毕业设计(论文)任务书课题名称DIC亚像素位移计算方法研究系别数理学院专业应用物理学姓名严凯学号112070301312015 年 3 月 2 日至2015 年 6 月28 日共17 周指导教师签字张学勇系主任签字2015 年 1 月16 日一、毕业设计（论文）的内容光测力学经过几十年的发展，现有多种光学计量方法，如云纹法(包括几何云纹法、干涉云纹法)、全息干涉、电子散斑干涉(electronic speckle pattern interferometry，ESPI)、散斑照相(speckle photography)、数字图像相关(digital image correlation，DIC)方法等。
DIC方法是一种非接触、全场测量的光测方法，通过测量固体的表面位移从而获知材料应变信息.现被广泛应用于材料力学性能的测试、微尺度变形场测量、电子封装、断裂力学、生物力学、岩石力学、纳米力学等众多场合。
本课题要求了解DIC工作原理、实验装置与工程应用，重点对有关亚像素位移算法展开研究。
二、毕业设计（论文）的要求与数据熟悉DIC工作原理。
理解实验装置。
对亚像素位移算法以及DIC 二维、三维检测技术进行归纳总结，了解其在工程中的应用。
三、毕业设计（论文）应完成的工作1、学习运用光学/检测技术等课程知识。
2、对有关DIC工作原理、实验装置和亚像素位移算法等进行归纳总结。
3、撰写出毕业论文。
四、毕业设计（论文）进程安排及实习安排五、应收集的资料、主要参考文献及实习地点实习地点：应用企业或实验室。
文献资料：1.Digital image correlation:theory and applications[J]2.高精度数字图像相关测量系统及其技术研究[J]3.散斑图像相关数字技术原理及应用[J]4.计算机辅助光学测量 [M]5.三维DIC技术及其应用研究[J]六、指导教师审核意见：指导教师签字：年月日七、教研室评议意见：教研室主任签字：年月日八、系领导审核意见：1．通过； 2．完善后通过；３．未通过系领导签字：年月日韩非子名言名句大全，韩非子寓言故事,不需要的朋友可以下载后编辑删除！！1、千里之堤，毁于蚁穴。
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相关运算是数字图像相关技术中的关键问题，提高数字图像相关方法的测量精 度是工程质量无损检测的迫切要求。通过提升硬件来提高测量精度的代价是昂贵而 不现实的，而从优化算法的角度出发，提高图像亚像素定位精度的思想是经济可行 的。整像素搜索的算法目前已经很成熟和完善，相对而言，计算耗时比较少，而亚 像素级定位是计算精度的关键，也是其中比较费时的环节，它直接影响相关搜索的 效率、计算精度和稳定性。因此加快相关运算速度、提高相关运算的精度和稳定性 方面的研究工作意义是深远的。
再次，在总结亚像素定位算法的基础上，将移动最小二乘法与相关系数曲面拟 合法相结合提出了一种新的算法——基于移动最小二乘的相关系数曲面拟合法，并 对该算法进行了优化，给出了最佳的相关系数子区计算窗口、权函数影响半径和拟 合曲面阶数；并与传统的曲面拟合法和梯度法进行了比较，尤其是抗噪性能方面的 比较。
最后，利用本文提出的新算法，将其应用于等强度梁弯曲变形挠度测量实验。 介绍了试件表面特征化处理的方法；并在实验定标方面，提出了基于最小二乘的直 线和圆拟合两种新颖的定标方法。在 Matlab 软件平台上，开发了基于梯度法和移动 最小二乘曲面拟合法两套软件，然后将这两套软件应用于该实验中，将软件计算值 与理论值进行了比较分析，得到了令人满意的结果。
华中科技大学 硕士学位论文 图像相关技术的亚像素位移算法与实验研究 姓名：伍卫平 申请学位级别：硕士 专业：固体力学 指导教师：何玉明
20090526
摘要
数字图像相关法作为一种精密的计算机辅助光学测量方法，在力学测量领域中 扮演着举足轻重的角色。数字图像相关技术的关键，就是图像亚像素定位算法的计 算精度和稳定性。
1、在宏观和微观力学中的应用 数字图像相关法广泛应用于宏观物体的离面和面内位移、变形和应变的测量,还 可以对物体进行动分析。在断裂力学中，对于断裂机理的研究是很重要的，对其 研究可以为断裂准则的建立提供条件；高建新等[11~12]人在早期就提出了利用材料的 微观结构运用相关方法来测量微区变形，从应变场的变化看裂纹扩展的方向，并得 出定量的分析结果。在岩土力学中，可以用来研究岩土的形变和质量传输过程等， 测量出不同岩石层运动的方式并计算其应变场。 2、流场测量 流场测量是流体力学的重要研究课题，为了真实获得流场的全场速度分布，将 数字图像相关测量技术移植到流场测量中来，产生了数字粒子图像测速(Digital Particle Image Velocimetry, DPIV)[8~10]技术。DPIV技术实现了全场、非接触无干扰、 瞬态测量。可以用于研究流体结构、流体和固体结构间相互作用情况，如可以通过 测量涡轮叶片上的流场而获得叶片的运动信息；DPIV技术在风洞和水洞中的液体和 气体流场研究，活塞式内燃机引擎、压缩机、透平机械、风机、泵、微电子机械系 统(MEMS)的流场研究，空气膜冷却水动力学研究等方向有着广泛的应用前景。 3、三维形貌重建 借助双目立体视觉原理，二维数字图像相关技术不再仅仅局限于测量物体面内 位移，已经扩展到三维数字图像相关，从而实现三维重建、形貌及变形的测量[13~15]。 在反求工程，在线检测，机械加工、三维信息采集等生产领域和文物、考古、影视 娱乐等生活领域发挥重大作用。
首先，本文介绍了数字图像相关方法国内外的研究进展及应用；在介绍了数字 图像相关方法的基本原理后，将视频图像中运动估计的三步搜索法引入，用于整像 素相关搜索；并介绍了生成计算机模拟散斑图的算法。
其次，总结了各种已有的图像亚像素位移定位算法，重点介绍了图像灰度插值 法、相关系数拟合(插值)法、梯度法(基于灰度的梯度法和基于相似函数的梯度法两 大类)这三种目前最常用的数字图像亚像素定位算法，并用模拟散斑图对它们进行了 比较。
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1 绪论
1.1 研究的目的和意义
以实验为手段，采用光学测量的方法，以研究位移、应力和应变为主要任务的 光测力学[1,2]，是结合了多个学科技术为一体的交叉学科，它在很多测试和检测领域 得到了广泛的应用，并发挥着举足轻重的作用。
In succession, on the basis of the summary of the algorithms of image sub-pixel location, a novel algorithm based on moving least squares curved surface fitting of correlation coefficients is proposed, which combines the moving least squares principle with curved surface fitting, and then the paper optimizes the new algorithm. The paper also puts forward the optimal subset size of correlation calculation, the influence radius of weight function and the orders of the fitted curved surface. The novel algorithm is compared with the conventional algorithms of curved surface fitting of correlation coefficients and gradient-based algorithm, especially in the aspect of noise-resistance characters.
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1
明中国机械出口的地位，德国机械出口仍将是第一，中国机械出口主要是中低档产 品，50%以上的高端机械产品仍需进口。
产品质量是影响我国机械制造业竞争力和发展的关键要素之一，提高产品质 量，需要对产品进行质量检测，并将信息反馈于生产，进而指导生产。
在许多产品的表面都需要进行无损的实时在线质量检测；运动物体速度的精密 测量；微小的形变和缺陷检测；材料性能测试等。
surface fitting, Moving least squares(MLS), Influence radius, Experimental calibration
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
Secondly, the paper summarizes the algorithms of image sub-pixel displacement location, with emphasis on image interpolation algorithm ， correlation coefficient interpolation or fitting algorithm, gradient-based algorithm(based on image gray or correlation functions), these three kinds of algorithms have been used most recently, the excellence of the algorithms are compared by using simulative speckle images.
关键词：数字图像相关法，亚像素定位，曲面拟合，移动最小二乘，影响半径，实 验定标
I
Abstract
Digital image correlation method (DICM) has played a decisive role in the field of mechanical testing, as a kind of precise optical measurement method by computer-aided testing. The key to DICM is the calculation precision and stability of the algorithm of sub-pixel location.
Finally, the paper applies the novel algorithm to measure the deflections of the equal
II
strength beam. The paper describes the way of characterization operation of surfaces of the experimental specimen. In the aspect of calibration of the experiment, two methods are presented, one is straight line fitting based on least-square method; the other is circle fitting, which is also based on least-square method. Based on the software platform of Matlab, two kinds of software have been developed, one based on algorithm of gradient, the other based on algorithm of moving least squares curved surface fitting. The two software is applied to the measurement of the deflections of the equal strength beam. Comparing the calculated values with the theoretical values, the results are satisfying. Key words: Digital image correlation method(DICM)，Sub-pixel location，Curved