数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响
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。
使用拍照手机的数字图像相关测量系统在实验力学教学中的应用
第43卷第2期力学与实践2021年4月使用拍照手机的数字图像相关测量系统在实验力学教学中的应用'俞立平潘兵4(北京航空航天大学航空科学与工程学院固体力学所，北京100191)摘要为了加深对力学知识的理解以及激发学生对实验力学的兴趣，本文介绍了基于拍照手机和二维及三维数字图像相关方法相结合的变形测试方法。
首先以经典的单向拉伸实验为例，应用拍照手机和二维数字图像相关法测量了铝合金试样的载荷-应变曲线，并引入“补偿法”思想消除手机成像系统的成像误差以实现高精度的应变测量。
随后，利用基于单个拍照手机和伪立体视觉成像的三维数字图像相关系统测量了规则圆柱面和非规则曲面的三维形貌，并测量了充气球体在放气过程中形貌变化和三维全场变形。
实验结果直观地显示了充气球体表面在放气过程中的变化规律。
这种易于获取、低成本且便携性好的数字图像相关测量系统不仅大大减少了系统搭建的硬件投入，更提高了实际测量的便利性和效率，因此有助于在条件有限的高等院校和研究机构中幵展实验力学教学。
关键词数字图像相关法，智能手机，变形测量，实验教学中图分类号：0348.1 文献标识码：A doi: 10.6052/1000-0879-20-211APPLICATIONS OF CAM ERA PHONE-BASED DIGITAL IMAGECORRELATION SYSTEM IN THE TEACHINGOF EXPERIMENTAL M ECHANICS*1)YU Liping PAN Bing2 *)(In stitu te of Solid M echanics, School of A eronautic Science and Engineering, B eihang University, Beijing 100191, C hina)Abstract To help students better understand mechanics and to stimulate students5interest in experimental mechanics, this paper proposes experimental methods based on the camera phone imaging and the digital image correlation for two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) deformations measurement. Taking the typical tensile test as an example, we first determine the load-strain curve of an aluminum specimen using a camera phone and the two-dimensional digital image correlation (2D-DIC). To achieve the high-precision strain measurement, the idea of “compensation” is introduced to eliminate the errors associated with the camera phone image. Subsequently, the three-dimensional digital image correlation (3D-DIC) system based on a single camera phone is developed to determine the shape profiles of a cylinder and irregular surfaces, as well as the topography change and the 3D full-field deformation of the inflatable sphere during the deflation process. The experimental results intuitively show the change of the surface of the inflatable sphere during the entire deflation process. The cost-effective and ultra-portable camera phone-based DIC systems not only greatly decrease the hardware investment in the system construction, but also increase the convenience and the efficiency of 3D deformation2020-05-20收到第1稿，2020-06-16收到修改稿。
基于数字条纹投影的三维形貌测量技术研究与实现
基于数字条纹投影的三维形貌测量技术研究与实现作者：龙佳乐程瑞张建民来源：《现代电子技术》2013年第23期摘要：根据投影机和照相机的光学成像原理，借用双目测量系统的标定方法搭建了一套测量精度高、标定过程自动化的基于数字条纹的三维形貌测量系统，并采用最新的相位展开技术用较少的条纹图像完成相位展开，通过对人脸石膏像进行测量实验，验证了系统模型和测量方法的正确性。
关键词：数字条纹；标定；形貌测量；相位展开；三维重构中图分类号： TN710⁃34； TP391.4 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）23⁃0099⁃04Research and implementation of 3⁃D profile measurement techniquebased on digital fringe projectionLONG Jia⁃le1，2， CHENG Rui1， ZHANG Jian⁃min2（1. Department of Electronic and Information Engineering， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China；2. School of Information Engineering， Wuyi University， Jiangmen 529020， China）Abstract： According to the principle of optical imaging of projector and camera， athree⁃dimensional profile measuring system based on digital fringe is constructed by using the calibration method of binocular vision measuring system， which has the advantages of automated calibration and high accuracy. The newest phase unwrapping method which uses less fringe patterns is employed. Experiments on a plaster human head model are conducted to confirm the system model and the measuring method.Keywords： digital fringe pattern； calibration； profile measurement； phase unwrapping；three⁃dimensional reconstruction0 引言随着各种光学器件和技术应用于照相机和投影机，非接触式光学测量方法得到快速发展，并广泛应用到工业自动检测、逆向设计、生物医学、文物复制、人体测量等众多领域中[1]。
数字图像相关法变形测量系统的研究与应用
数字图像相关法变形测量系统的研究与应用孙轩; 王雅萍; 王博怀【期刊名称】《《机械设计与制造》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】5页(P149-152,157)【关键词】数字散斑; 变形测量; 数值模拟; 强度【作者】孙轩; 王雅萍; 王博怀【作者单位】西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TP399; TH161 引言数字散斑相关方法（Digital Speckle Correlation Method，DSCM），又称数字图像相关法，是一种非接触光学测量手段，结合了现代光测力学和计算机图像处理技术，可用于物件变形和应变的测量，由文献[1-2]在上世纪八十年代同时独立提出。
随着近几十年的不断深入研究发展，其应用范围也越来越广，从材料力学[3]、生物力学、断裂力学到实际的工程运用如土木、机械、医学等领域中。
应变及变形测量在如今的应用相当广泛。
传统测量方式，例如线性位移传感器LVDT和引伸计等，线路繁复，一般仅能用于单点单向测量且在获得完整结果前需做精准设置；测量应变常用的应变片，贴片工艺复杂，且测量的往往是一定面积内的平均应变，而且在某些非接触场合不适用。
现代光学测量技术的发展提供了许多测量方法，如数字散斑相关法、云纹法、全息干涉法、电子散斑干涉、光导纤维测试技术、射线测量、光谱分析等，而这些方法都各兼有优点和不足。
相比较而言，基于数字散斑相关的测量方法可以通过变形前后物体表面的两幅数字图像的比较直接获得位移和应变信息而显示出巨大的优势。
其优点有：（1）全场、非接触式测量；（2）实时测量。
可以根据需求测量变形过程中任意时刻的变形量；（3）实验设备简单，环境需求低。
试件表面的散斑图可以是物体表面自身随机分布的斑点或者是通过人工制斑技术获得的伪随机分布的散斑。
（4）针对微尺度变形、高速运动状态的物体变形，可以搭配特殊分析模块，完成分析测量任务[4-5]。
三维扫描仪标定的意义及注意事项
三维扫描仪标定的意义及注意事项示例文章篇一：哎呀，亲爱的朋友们，你们知道三维扫描仪标定是啥吗？这可太重要啦！就像我们想要准确地测量自己的身高，就得有一把标准的尺子一样，三维扫描仪也需要标定，才能准确地获取物体的形状和尺寸呢！比如说，有一天我们要扫描一个超级漂亮的小玩具车，如果扫描仪没有标定好，那扫描出来的形状可能就歪歪扭扭的，根本就不像原来那个可爱的玩具车啦，这难道不可怕吗？那标定到底有啥意义呢？这就好比给扫描仪戴上了一副精准的眼镜，让它能看清楚每一个细节。
标定能让扫描仪更准确地测量物体的大小、形状和位置，就像我们的眼睛能准确地判断物体的远近一样。
而且啊，标定好了的扫描仪，扫描出来的数据更可靠，就像是我们考试考了个高分，老师和家长都相信那是我们真实的水平！如果没有标定，扫描的数据可能会有很大的误差，这就像是我们写作业的时候总是写错答案，那可不行呀！在进行标定的时候，可是有好多要注意的地方呢！比如说，环境一定要安静，不能有太多的干扰。
这就好像我们考试的时候，不能有人在旁边大声吵闹，不然怎么能专心答题呢？还有哦，标定用的工具也得选对。
如果选错了工具，就像我们穿着不合脚的鞋子去跑步，能跑得快吗？肯定不行呀！另外，操作的人也得非常小心和认真。
要是粗心大意，那标定的结果肯定不准确。
这就跟我们做手工，要是不认真，做出来的东西肯定不好看，对吧？总之，三维扫描仪标定真的超级重要，注意事项也一定要牢记在心。
只有这样，我们才能得到准确又有用的扫描结果，才能让三维扫描仪发挥出它最大的作用！你们说是不是呀？示例文章篇二：《三维扫描仪标定的意义及注意事项》哎呀，亲爱的小伙伴们，你们知道三维扫描仪吗？这玩意儿可神奇啦！今天我就来给大家讲讲三维扫描仪标定的意义和一些要注意的事儿。
先来说说标定的意义吧！这就好比我们要参加跑步比赛，得先把跑鞋穿合适了，才能跑得又快又稳。
三维扫描仪标定就是给这个神奇的“高科技眼睛”戴上合适的“眼镜”，让它能看得更准、更清晰。
浅谈我对数字图像相关测量技术优越性的认识论文
浅谈我对数字图像相关测量技术优越性的认识年级:学号:姓名:专业:年月日论文摘要数字图像相关测量技术是现代数字图像处理技术与光测力学结合的产物。
它作为一种新型的非接触式光学测量方法，具有独特的优势，已经成为现代光测力学领域引人瞩目的测试方法。
数字图像相关方法由于测量精度高和非接触性等特点，可以弥补土木工程中现有测量方法的不足，可以解决土木结构实验中的很多难题。
关键词：数字图像相关测量技术；应用；优越性AbstractDigital image correlation technique (DIC) is the product of the combination of modern digital image processing technology and photo mechanics. As a new non-contact optical measuring tech nique, DIC, because it’s special advantage, has become a very popular measuring method in modern advanced photo mechanics’field. Digital image correlation can make up for the deficiency of the existing measurement methods in civil engineering，and also can solve some problems in structural experiment．Keywords: Digital image correlation technique; Application; Advantage前言现在我刚刚开始学习一些专业课，像工程力学、土木工程材料等等。
对工程结构的变形情况理解得不是很深，更不清楚怎么测量土木结构的变形，通过做一些简单的力学实验，我只是知道了引伸计和电阻应变计可以测量结构某点处的变形。
用于三维变形测量的数字图像相关系统
用于三维变形测量的数字图像相关系统唐正宗;梁晋;肖振中;郭成【摘要】针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统.研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术.提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定.利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值.最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法.实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%.与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2010(018)010【总页数】10页(P2244-2253)【关键词】三维变形测量;立体视觉;数字图像相关;摄像机标定;摄影测量;种子点【作者】唐正宗;梁晋;肖振中;郭成【作者单位】西安交通大学,机械工程学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,机械工程学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,机械工程学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,机械工程学院,陕西,西安,710049【正文语种】中文【中图分类】TP391;TP242.61 引言材料力学实验过程中经常需要测量材料在各种载荷下的表面变形场,但传统的应变片、引伸计等方法量程有限,而且只能测量单个方向的应变,已经不能满足测量需要。
数字图像相关方法(Digital Image Correlation M ethod,DIC)首先由M.A.Sutton 等人提出[1],由于该方法具有非接触、精度高、全场测量、实验设备简单等优点,在材料力学性能测试领域得到了广泛的应用。
基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究
基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究一、本文概述随着工业技术的不断发展和进步，三维形貌与变形测量在工业生产、质量控制、产品设计等领域的应用越来越广泛。
尤其在航空航天、汽车制造、精密机械等高精度制造行业，对三维形貌与变形测量的精度和效率要求日益提高。
因此，研究基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术，对于提高我国制造业的整体水平、促进产业升级具有重要意义。
本文旨在探讨基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量的关键技术，包括摄影测量原理、机器视觉算法、数据处理方法等方面。
通过对这些技术的研究，我们可以实现对物体表面形貌的高精度测量，以及在动态过程中的变形监测。
本文还将对现有的三维形貌与变形测量方法进行对比分析，探讨其优缺点和适用范围，为实际应用提供理论支持和指导。
通过本文的研究，我们希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考，推动三维形貌与变形测量技术的发展，为我国制造业的转型升级提供技术支持。
二、工业摄影与机器视觉技术基础工业摄影和机器视觉技术是现代工业生产中不可或缺的关键技术。
它们基于光学原理，通过捕捉和处理图像信息，实现对物体三维形貌和变形的精确测量。
这些技术在质量控制、产品检测、工艺改进等多个领域发挥着重要作用。
工业摄影技术主要利用高精度的摄影设备，如工业相机和镜头，对目标物体进行拍摄。
通过调整相机的参数和拍摄条件，可以获得高质量的图像数据。
同时，结合专业的图像处理软件，可以对图像进行预处理、特征提取和三维重建等操作，从而得到物体的三维形貌信息。
机器视觉技术则是一种基于计算机视觉原理的自动化检测技术。
它利用图像采集设备获取物体的图像信息，通过图像处理和分析算法，实现对物体形状、尺寸、位置等特征的自动识别和测量。
机器视觉系统通常由图像采集模块、图像处理模块和控制执行模块组成，可以实现高效、准确的自动化检测。
在工业摄影和机器视觉技术中，三维形貌与变形测量是关键的研究内容。
三维数字图像相关法的关键技术及应用研究共3篇
三维数字图像相关法的关键技术及应用研究共3篇三维数字图像相关法的关键技术及应用研究1随着数字化技术的不断发展，三维数字图像相关法逐渐成为人们关注的焦点。
本文主要探讨了该技术的关键技术和应用研究。
一、三维数字图像相关法的基本原理三维数字图像相关法是一种基于信号处理、数学和计算机图形学等领域的技术，可以通过对三维数字图像进行相关运算，实现三维对象的识别、测量、比较等操作。
其基本原理是利用数字图像相关函数来描述不同图像之间的相似程度，从而实现三维重建。
二、三维数字图像相关法的关键技术1、三维数据获取技术：三维模型的准确性、精度和刻度对于三维数字图像相关法的应用至关重要。
目前，三维数据获取技术主要有三种，分别是激光扫描、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）。
2、三维数据存储技术：三维数字图像相关法需要存储大量的三维数据，而且这些数据的格式和处理方式都不同，所以需要先对其进行标准化。
常用的存储格式有STL、OBJ、PLY等。
3、三维数据处理与算法技术：三维数据处理技术是三维数字图像相关法的关键技术之一，它包括了点云处理、拓扑学处理、曲面重建等。
此外，算法的选择和优化也对三维数字图像相关法的效果有很大影响。
三、三维数字图像相关法的应用研究1、三维重建与虚拟仿真：三维数字图像相关法能够对物体进行三维重建，可应用于人体器官的重建、建筑物和景观的重建，以及实验室中的虚拟仿真。
2、三维度量与检测：三维数字图像相关法还可以实现对物体的精确测量和检测。
例如，在机械制造中，三维数字图像相关法可用于零件的精确定位和测量，避免了人工误差，提高了生产效率。
3、三维模型的动态模拟：三维数字图像相关法还可以实现三维模型的动态模拟。
例如，在医学领域，医生可以通过对患者的病情进行三维模拟，来实现手术前的模拟操作，提高手术成功率。
总结：三维数字图像相关法是数字化技术的一种重要形式，它采用了一系列的技术与算法，实现了对三维图像的识别、测量和比较等操作。
基于三维数字图像相关法测量复合材料泊松比
基于三维数字图像相关法测量复合材料泊松比瞿启云;曹爱民;焦平;赵宾;薛克敏;程腾【摘要】All speckle images were firstly obtained by using M TS tensile test machine and DIC-3D quasi-static tridimensional strain optical measurement system to collect specimens,then the original data were processed by Origin/Excel software,which could gradually gave the stress-strain curves of all species,the displacement contour of the w hole process,E1 distribution in the strain field,the direction,the average series curves in the rectangular area of E1 and E2 and the average value series curves of the whole process of|E2/E1|. According to the certain data segment selection principle,the specified time tensile data were processed by Origin fitting.Finally the absolute values of the transverse-longitudinal strain ratio,namely Poisson ratio for 30% glass-reinforced polyetherimide(PEI)composite materials can be obtained.Also,the whole work will provide a kind of method about data processing and calculating in the experimental measurements of the mechanical deformation of resin matrix composite.%采用力学测试与模拟(M T S)拉伸试验机和三维数字图像相关(DIC-3D)准静态三维应变光学测量系统采集到拉伸试样的散斑图像,然后通过Origin/excel等计算软件对原始数据进行处理,逐步得到应力-应变曲线、全过程全场位移云图、应变场E1分布及E1、E2方向、矩形区域内E1、E2平均值时序曲线和全过程|E2/E1|时序曲线,再根据特定的数据段选择原则,将指定拉伸时间内的数据进行Origin拟合处理,最后得到30% 玻纤增强聚醚酰亚胺(PEI)复合材料的横向-纵向应变比的绝对值,即泊松比,并为实验测量复合材料泊松比等提供了一种数据处理和计算方法.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】5页(P258-262)【关键词】三维光学测量;数字图像相关;拉伸试验;泊松比;复合材料【作者】瞿启云;曹爱民;焦平;赵宾;薛克敏;程腾【作者单位】中国电子科技集团公司第38研究所国家级工业设计中心,安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第38研究所国家级工业设计中心,安徽合肥230088;中国电子科技集团公司第38研究所国家级工业设计中心,安徽合肥230088;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学汽车与交通工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TB3321 前言玻纤增强聚合物基复合材料因高比强、高比模、低密度、抗疲劳性好等特性，广泛用于机械承力结构件。
dic 尺度因子法 二维位移 标定
dic 尺度因子法二维位移标定标题：深度解析DIC尺度因子法在二维位移标定中的应用导言在工程领域中，测量和评估材料或结构的位移信息是至关重要的。
而数字图像相关方法中，DIC（Digital Image Correlation）尺度因子法便是一种常用于测量二维位移的可靠技术。
本文将深入探讨DIC尺度因子法在二维位移标定中的应用，旨在为您提供全面的了解和深刻的认识。
一、DIC技术简介让我们简要回顾DIC技术的基本原理。
DIC是一种利用连续图像序列对被测对象表面进行全场位移测量的技术。
它能够通过图像处理算法计算出物体表面各点的位移和应变，向我们展示出对象在受力下的变形情况。
二、尺度因子法简介DIC技术中的尺度因子法是一种用于减小测量误差的技术。
通过在图像中选择合适的尺度因子，可以有效提高位移测量的精度和准确性。
尺度因子法的关键在于在进行像素位移测量时，尽可能使得互相关函数的峰值最为尖锐，从而得到更精确的位移信息。
三、DIC尺度因子法在二维位移标定中的应用接下来，让我们探讨DIC尺度因子法在二维位移标定中的具体应用。
在工程实践中，通过对材料或结构表面进行连续图像采集，结合尺度因子法进行精确位移测量，能够为工程师提供准确的变形信息，进而指导产品设计和工程施工。
DIC尺度因子法还能够应用于生物力学研究、材料性能评估等领域。
四、探讨个人观点在个人看来，DIC尺度因子法的广泛应用将对工程领域带来革命性的影响。
它不仅可以为工程设计和实施提供更准确的数据支持，也能够促进材料科学和力学研究的发展。
也需要注意尺度因子的选择和图像质量对测量结果的影响，以及尺度因子法在不同材料和环境条件下的适用性等方面的深入研究。
总结通过本文的深入探讨，相信您已经对DIC尺度因子法在二维位移标定中的应用有了更全面、深刻的了解。
这一技术的应用不仅有助于提高工程测量的精度和可靠性，也为相关学科的研究提供了重要的数据支持。
在未来的工程实践和科研中，DIC尺度因子法必将发挥越来越重要的作用。
数码相机标定参数对摄影测量精度的影响分析
数码相机标定参数对摄影测量精度的影响分析裴智惠;马浩【摘要】数码相机的标定参数包括相机的内方位元素和各项镜头畸变差.从摄影测量的理论出发,通过空间前方交会试验,分析并统计了相机标定的各参数对摄影测量精度的影响.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2011(036)002【总页数】5页(P49-52,64)【关键词】数码相机标定参数;空间前方交会;内方位元素;镜头畸变差;摄影测量精度【作者】裴智惠;马浩【作者单位】山东科技大学,测绘学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,测绘学院,山东,青岛,266510【正文语种】中文【中图分类】P230 引言对于摄影测量中使用的数码相机,要求精确测量出相机的各参数值,以满足高精度的量测要求。
近年来,普通数码相机正以其价格便宜、重量轻、使用方便等特点,愈来愈广泛地应用于摄影测量领域。
而普通数码相机并不是为摄影测量设计制造的,是非量测相机,其内方位元素无法直接测定,也存在较大的光学畸变差。
因此,必须对其进行严格的几何标定,获得其精确参数值。
数码相机标定参数包括相机的内方位元素和各项镜头畸变差。
数码相机的内方位元素包括相机的主点坐标(x0,y0)和主距 f。
数码相机的镜头畸变差是指相机物镜系统设计、制作和装备所引起的像点偏离其理想位置的点位误差,包括径向畸变差(K1,K2,K3),偏心畸变差(P1,P2)和面阵变形系数(B1,B2)[1]。
依据摄影测量空间前方交会原理,通过近景摄影测量试验,分析内方位元素对摄影测量精度的影响规律和各项镜头畸变差对摄影测量精度的影响。
1 数码相机标定技术数码相机的几何标定主要有基于精密光学测角仪的光学标定法和基于摄影测量原理的试验场标定法[2]。
其中,光学标定法的几何精度一般较低,适合于对几何精度要求不高的领域。
而通常采用后者。
试验场标定法是基于摄影测量空间后方交会的原理进行的,即将相机的内方位元素和各项镜头畸变差及外方位元素全部作为未知参数,利用空间后方交会的算法加以解算,从而获得相机的标定参数。
材料力学性能三维光学测量解决方案-数字图像相关法dic
材料测量遍布材料力学性能和表现的多场景检测随着工业的不断升级，非接触的三维光学测量凭借其强大用途，为越来越多的主流应用领域接受。
新拓三维XTDIC全场应变变形测量系统能够在各种复杂的测试环境下，分析材料的力学性能和行为表现，并且可以完美地集成到现有试验台和试验机，利用非接触测量头，可以在机械加载和热加载的情况下，测量软质和硬质材料的全场三维应变和变形。
它可以替代传统的引伸计和应变片，实现实时的三维表面变形分析。
目前，XTDIC已被广泛应用于材料力学性能测量，是在业界得到广泛认可和好评的应变变形测量解决方案。
⏹全场应变分布⏹应力-应变曲线⏹杨氏模量⏹泊松比⏹N值 & R值⏹拉伸试验⏹剪切试验⏹三点弯曲/四点弯曲⏹疲劳试验⏹……复合材料复合材料是运用先进的材料制备技术，将两种或多种不同性质的材料组分优化组合，经过特殊加工而制成的新型材料。
现代化高科技的发展离不开复合材料的应用，由于其具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金等传统材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、能源、机械、医学、建筑等诸多领域，在近几年更是得到了飞速发展。
复合材料高温试验很多复合材料对温度具有敏感性，在不同的温度条件下，表现出来的力学性能差别可能很大。
XTDIC支持不同类型相机在高温环境下进行3D温度场和3D应变场的测量，得到不同温度梯度下复合材料表面力学行为关系，实现了温度与机械载荷耦合的测量。
碳纤维：碳纤维拉伸性能，是评价碳纤维性能的重要力学性能指标。
本次试验选取了多款碳纤维试件作为试验对象，对标准试件进行静力拉伸试验，通过试验研究试件的各项力学性能指标。
柔性材料：飞艇充气过程中，表面蒙皮三维全场变形测量，分析应力应变曲线；高分子材料：独特的变形连续性分析及匹配技术，实现数个100%大变形的全场解算；特种材料：特种材料刺破试验，分析高速穿刺过程中材料全场变形，分析材料的力学性能；微小尺寸对微小尺寸的材料表面特征测量一直是业界难题，XTDIC-Micro显微应用测量系统（光学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合，可以满足纳米级精度测量需求）弥补了传统设备无法进行微小物体变形测量的不足，成为微观尺度领域变形应变测量的一个有力工具。
相-数字图像相关(DIC)测量方法在材料变形研究中的应用
ｓｍａｌｌ ａｒｅａ ａｂｏｖｅ ｏｒ ｂｅｌｏｗ ｇａｐ ｓｉｄｅｌｉｎｅ ｉｓ ａｌｍｏｓｔ ｚｅｒｏ．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｓｔｒａｉｎ
恩。 ３∑：
学位论文作者签名：囱就妇
日 期： 沙Ｊ八歹．乙夕
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
学科类别：
三鲎
挝盘垄三兰猩 ２Ｑ！！生鱼月 论文答辩日期：
２Ｑ！！生鱼月２§旦
２Ｑ！！生２月 答辩委员会主席： 堡以造、奎壮
型拯主
东 北大学 ２０１ １年６月
Ａ Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ⅳ
东北大学硕士学位论文
目录
目录
独创性声明……………………………………………………………………………………Ｉ 摘要………………………………………………………………………………………………ＩＩ
Ａｂｓｔｒａｃｔ……………………………………………………………………………………．…．……．…．…．．…．．．．．．．．．．．ＩＩＩ
数字图像相关测量方法的理论及应用研究
1.1 数字图像相关测量方法的国内外发展现状 …………………………… .1 1.2 表面工程概述……………………………………………………………… 4 1.3 本文的主要工作…………………………………………………………… 5
第二章
数字图像相关测量方法的基本理论及改进研究 …… 7
2.1 概述……………………………………………………………………..…7 2.2 数字图像相关测量方法的基本理论……………………………………….8 2.3 实验技术与实验设备………………………………………………………11 2.4 利用插值法重建连续图像…………………………………………………13 2.5 测量方法的理论改进………………………………………………………15 2.6 本章小结……………………………………………………………………21
KEY WORDS：DIC , B-spline interpolation , subset displacement Mode ,
BFGS iterative, coating material , rare-earth ceramic matrial .目 第一章
录
前言 ………………………………………………..…. 1
第四章
金属电镀材料中金属与镀层的相互影响研究 …… 35
4.1 概述……………………………………………………………………… 35 4.2 试件的制作和实验过程…………………………………………………36 4.3 数据处理和结果分析……………………………………………………38 4.4 本章小结………………………………………………………………… 40
第六章 总结 ………………………………………………… 55 参考文献……………………………………………………….… 57
数字图像相关法(DIC)
DIC是一种非接触式的高精度位移、用于全场形状、变形、运动测量的方法，也是现代光测量力学领域内最有应用前景的测量方法。
其应用研究方向，正朝着从常规材料到新型材料的测量，从弹性问题测量到强塑性问题的测量，从常温到高温的测量，从宏观测量到微观测量的趋势发展。
DIC方法在上世纪80年代初被提出，经过30多年众多学者的研究，DIC 技术上已经非常成熟。
这种方法又被称为数字散斑相关法，它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像（散斑图），通过对比材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。
该方法对实验环境要求极为宽松，并且具有全场测量、抗干扰能力强、测量精度高等优点。
其基本测量原理如下图：用于固体材料和结构表面位移、变形和形貌测量的数字图像相关方法(Digital image correlation, DIC)是一种基于数字图像处理和数值计算的非干涉变形测量方法，与其它基于相干光波干涉原理的光测方法（如电子散斑干涉、云纹干涉法）相比，数字图像相关方法具有其明显和独特的优势：1）仅需要一个（2D DIC）或两个数字相机(3D DIC)拍摄变形前后被测物体表面的数字图像，其光路布置、测量过程和试样准备简单；2）无需激光照明和隔振，对测量环境要求较低；3）可与不同时间分辨率和空间分辨率的数字成像设备（如高速摄像机、光学显微镜、扫描电子显微镜）直接结合，因此适用测量范围广泛。
可以说，数字图像相关方法是当前实验力学领域最活跃也最受关注的光测力学方法之一，作为一种灵活、有效和功能强大的变形测量手段，数字图像相关方法在各种材料和结构表面变形测量、力学和物理参数表征以及验证力学理论和有限元分析的正确性等方面获得了无数令人影响深刻的成功应用。
以上就是关于关于DIC数字图像相关法的介绍，如果想了解更多关于DIC的资料，欢迎咨询武汉中创联达科技有限公司。
基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究
基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究三维形貌与变形测量在产品质量控制、逆向设计、材料与工程结构测试、生物医学、文物保护等众多领域中的需求日益增加。
过去传统的测量内容和测量方法己经不能满足需要，物体的三维尺寸、表面形貌和运动变形数据的获取成为测量领域的研究热点和前沿课题。
本文针对目前光学三维形貌与变形测量研究中存在的不足，采用理论分析和实验研究相结合的研究方法，综合机械工程、光学电子、计算机视觉、数字图像处理和摄影测量学等多个学科对三维形貌与变形测量关键技术进行了系统、深入的研究。
主要研究内容和研究成果如下:(1>讨论了光学三维形貌与变形测量技术原理和优缺点，对研究现状和发展趋势进行了系统的分析。
研究了工业摄影测量和机器视觉中坐标转换、摄影几何约束、空间交汇和三维重建的基本理论。
为本文的研究工作提供基本的理论依据。
(2)机器视觉系统参数标定是三维测量技术中的关键问题之一，其标定精度直接决定后续三维重建的精度。
为进一步提高视觉系统测量精度，提出了一种基于工业摄影测量的相机柔性标定方法，给出了相机成像模型和十参数镜头畸变模型，并进行了相机标定实验及重投影误差分析。
该方法使用不同尺寸的标定板和标定十字架，无需标定物世界坐标，可以对不同视场单个或者多个相机进行标定。
标定参数初始值由摄影测量中相对定向和直接线性变换方法得到，然后使用捆绑调整算法整体优化物方坐标及相机内外参数。
实验结果表明，标定重投影误差小于0.0_5像素，标准尺(221.001士0.003mm)平均测量误差0.03mm，与传统方法相比，标定精度有较大提高。
(3)系统地研究了单相机、双相机和多相机的高精度三维重建方法，推导了在不同情况下的三维重建方程。
提出了基于外插多频相移的双目面结构光测量方法，并进行了精度实验验证和误差分析。
基于外插多频相移的相位展开算法，相位展开过程主要依赖不同频率正弦光栅图像的相位主值，对被测物体表面颜色不敏感，无需表面处理，计算过程更稳定，且可对每种频率的相移均进行相位展开，后续三维重建时使用多个连续的相位值进行平均计算，提高了三维重建的精度。
数字图像处理在三维轮廓形貌测量中的应用
数字图像处理在三维轮廓形貌测量中的应用王缓缓 , 杨 玲 , 刘 泊 , 潘传红(哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院 , 哈尔滨 150080)摘 要 : 在阐述移相干涉法测量物体三维轮廓基本原理的基础上 , 对测得的干涉图像进行预处 理 , 并根据条纹扫描波面位相实时检测的数学模型对处理的图像进行计算和高通滤波后 , 得到 了高精表面粗糙度样块的三维轮廓形貌 , 很好的解决了表面粗糙度三维测量的问题 。
关键词 : 图像处理 ; 干涉条纹 ; 移相 ; 三维轮廓形貌Application of digital im age processing technologyin 3 - D topogra p hy measurementW AN G Huan 2huan , Y AN G Ling , L I U Bo , PAN Chuan 2hong( College o f Measure - Control T echnology and Communication E ngineering , H arbin U niversity of Science and T echnology , H arbin 150080 , China )Abstract : On the base of expatiating the theory of object 3 - D outline measurement by the phase - shifting interferometer method , this paper gives a pretreatment to the interferograms. And then , the image is processed by a series of means , such as com pute , highpass filter , etc , which is based on a mathematic m odel . This m odel is obtained by active detecting of the phase of wave which is scanned by fringes. At last , the 3 - D to 2 pography of high - precious surface roughness sam ple is obtained , and the problem of the 3 - D measurement of the surface roughness is s olved success fully. K ey w ords : image processing ; interference fringe ; phase - shifting ; 3 - D outline topography机软件 ,可对光学图像进行各种滤波处理及分析 ,获得 所需的被测物体的特征数据 ,并进行实时显示 。
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第 ５期
陈振 宁 ， 等： 数 字 图像 相 关 方法 中的标 定对 三 维形貌 和 变形测 量 的影响
Ｖｏ １ ． ４３ Ｎ ｏ． ５ Ｓ ｅ ｐ ｔ ．２ ０１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １— ０ ５ ０ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ２ ５
数 字 图像 相 关 方 法 中 的 标 定 对 三 维 形 貌 和 变 形 测 量 的 影 响
陈振 宁 刘 聪 何 小元
（ 东南大学土木工程学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ） （ 东南大学江苏省工程力学分析重点实验 室 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘要 ： 为 了实 现三维 数 字 图像 相 关方 法 的高 精度 三维测 量 ， 首 先需 要标定 成像 系统 的 内外参数 ． 从数 字 图像 相关 的基本 原理 出发 ， 针对相 机成像 的针 孔模 型 ， 在理 论上 给 出 了物体 成像 的误差来
姿 态 数
（ ｂ ） 随 标 定 姿 态 数 变 化
姿态数 （ ａ ）Ｃ ｘ随标 定 姿 态 数 变 化
径， 与 真实值 做 比较 ．
选 择半 径 为 ６ ８ ａｉ ｒ ｎ 、 宽度为 ４ ０ Ｉ ｎ ｌ ｎ的铝 合 金 试件 ， 使其沿 离面方 向产 生刚体位移 ， 选 择标定 板角 点数为 １ １ Ｘ ８ ， 间距 ７ ａ ｒ ｉ ｎ ． 计 算模板选择 ２ ９像素 ． 处 理实验结果 ， 分别选择 ５组 随意标定 姿态 图和 １ ０组 优化 的标 定 姿态 图 ， 通 过 三维 ＤＩ Ｃ计 算 ， 由试件 的 三维形貌再拟 合得 出试件 的半径 ． 图５ （ ａ ） 为 ５组 随 意标定 姿态图 的拟合 半径 ， 拟合结果 为 ６ ８ ． ８ ｍ ｍ； 图
标 定后 的三维数 字 图像 相关 方法不仅 操作 简便 ， 还具 有相 当高 的可靠 性和精 确度． 关键 词 ： 棋 盘标定 ； 数 字 图像 相关 ； 三维 测量
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ１ ９ ８ ． ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １— ０ ５ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — １ ０ ５ ０ － ０ ５
ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｎ ｈ ｏ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｃ ａ ｍｅ ｒ ａ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎ ｇ．Ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｅ ｘ ｐｅ ｉｍ ｅ ｒ ｎ ｔ ｓ ，ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｅ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｓ ｓ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｃ ａ ｌ — ｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｓ ｓ ｂｏ ｒｄ ａ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ
ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｔ ｅ ｉｏ ｒ ｒ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ １ ．Ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｉｎｃ ｒ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ —
第４ ３卷 第 ５期
２ ０ １ ３年 ９月
东 南 大 学 学 报 （自然科学版 ）
Ｊ ＯＵ Ｒ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｏ Ｕ Ｔ ＨＥ Ａ Ｓ Ｔ Ｕ Ｎ Ｉ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
近年来 ， 随着光 电技 术 和计 算 机 的快 速 发 展 ，
精度、 非 接触 、 无损 伤 的现 代 光 测 实验 力 学 方法
数 字 图像 相 关 方 法
（ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
逐 步走 向数字 化 和 自动化 ． 而数 字 图像 相关 方法 以
表 １ 外 参标 定 结 果
１ ０ ５ ３
因此 ， 让 棋盘 分别 绕既 定 的三轴旋 转一 定 的角
度， 获 得 ９组 以上 的标 定 图片 ， 即可 获得 稳 定 的标
懈 殛
定 结果 ．
４ 应 用 实验
为 了验证标 定结 果 ， 可 以测 量一个 已知 试件 的
形貌 ． 选择 一个 标 准 的 圆弧 型 试 件 ， 拟合 试 件 的半
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｏ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ（ ３ Ｄ）ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ
其 全场 测量 、 现场 可 测等 特 点 备受 关 注 ， 其 在 土木
Ｄ Ｉ Ｃ） 、 电子 散斑 干 涉法 、 相移法 、 时 问序 列 法 等 高
收稿 日期： ２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ５ ． 作者简介 ： 陈振宁（ １ ９ ８ ９ 一） ， 女， 博士生 ； 何小元（ 联系人 ） ， 男， 博 士， 教授 ， 博士生导师 ， ｍｍｈ ｘ ｙ ＠ｓ ｅ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 基 金 项 目 ：国 家 自然科 学 基 金 资 助 项 目（ １ １ ２ ７ ２ ０ ８ ９ ， １ １ １ ７ ２ ２ ５ ８ ） ． 引文格 式：陈振宁 ， 刘聪 ， 何小元． 数字图像相关方法 中的标定对三维形貌和变形测量的影 响［ Ｊ ］ ． 东南大学学报 ： 自然科学 版 ， ２ ０ １ ３ ， ４ ３ （ ５ ）
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