在現(xiàn)代光測力學中,數(shù)字圖像相關方法因其非接觸式全場測量、環(huán)境適應性好等優(yōu)點,被廣泛應用于實驗力學與其他交叉學科研究領域。目前,用于工業(yè)檢測領域的三維數(shù)字圖像相關方法仍然以雙相機成像系統(tǒng)為主,在狹小空間進行測量時,存在兩個相機間基線長度不足導致系統(tǒng)無法放置的問題;在應用于動態(tài)測量時,則存在相機間的同步問題。針對傳統(tǒng)雙相機的應用局限性,本文提出了一種基于單相機的三維數(shù)字圖像相關方法,并將其應用于管道的無損檢測與蜂窩夾芯板的低速沖擊中。主要的研究內(nèi)容有以下幾個方面:1、將單相機與兩個雙棱鏡結合,組成單相機-雙棱鏡測量系統(tǒng)。通過研究其成像原理,建立了單相機三維數(shù)字圖像相關方法的光學模型,并且給出了觀測視場的調(diào)節(jié)范圍。另外,以傳統(tǒng)雙相機測量結果為基準,通過形貌重建與剛體位移實驗得到,兩種方法的最大相對誤差小于1%,驗證了方法的準確性。2、將單相機三維數(shù)字圖像相關方法應用于管道的無損檢測,重建了管道表面的缺陷形貌,測得表面變形最深處占管道直徑的16.5%。同時,采用同軸光源照明,對長為750mm、直徑為40mm的管道內(nèi)部進行缺陷檢測。測量得到,管道內(nèi)焊縫缺陷呈現(xiàn)“月牙”形狀,其距底部約為86mm,... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

二維數(shù)字圖像相關方法匹配過程:（a）參考圖像;（b）目標圖像

相關方法進行改進，設法提高計算效率：潘兵等人[9,10]優(yōu)化了原有的N-R方法，提出無冗余計算的N-R算法，大大提高了計算速度；蔣震宇等人[11]提出基于快速Fourier變化的互相關算法與反相組合高斯牛頓算法(InversecompositionalGauss-Newton,IC-GN)相結合，實現(xiàn)并行計算效果；邵新星等[12]提出一種基于種子點擴散的并行計算方法，通過傳遞初值估計來減少迭代次數(shù)，從而提高計算速度�？傊�，基于方法的基本原理，研究者們進行了一系列重要改進，推動二維數(shù)字圖像相關方法走向成熟。1.3三維數(shù)字圖像相關方法研究圖1.2三維數(shù)字圖像相關方法測量系統(tǒng)Fig.1.2Themeasurementsystemof3D-DICmethod

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論4三維數(shù)字圖像相關方法是基于雙目立體視覺原理的一種三維空間變形測量方法，不同于2D-DIC，該方法可以同時測量試件的面內(nèi)變形與離面變形情況。三維數(shù)字圖像相關方法測量系統(tǒng)通常由兩個相機、外置冷光源、待測物體與計算機組成，測量系統(tǒng)如圖1.2所示。如圖1.3所示為雙目成像基本原理圖，圖中wwwwOXYZ為世界坐標系，1111oxyz和2222oxyz分別為左、右相機坐標系，1O、2O分別為左、右相機光心。圖中可以看出，待測點PX,Y,Z在左、右相機中分別成像于111Pu,v點和222Pu,v點，相機光心與成像點連線的反向延長線必定相交于P點，由兩條相交直線即可確定空間中P點的坐標，因此可以確定P點的空間位置。之后由兩相機的標定參數(shù)可以計算得到P點的空間坐標，進而可以完全確定世界坐標系中P點的位置。圖1.3雙目立體成像示意圖Fig.1.3Schematicdiagramofbinocularstereoimaging三維數(shù)字圖像相關方法在實際測量中的應用較為廣泛，受到學者們的青睞，因此，基于方法的基本原理，研究者們提出了多種優(yōu)化算法和測量系統(tǒng)，擴展了該方法在工程測量中的應用范圍。其中，該方法中相機標定與圖像空間匹配是兩個關鍵技術。相機標定即確定相機內(nèi)、外參數(shù)的過程。標定的精度將直接影響測量精度，并且由標定誤差引起的測量誤差不能通過優(yōu)化算法來解決[13]。相機標定最早由Luo和Sutton等人[14]在實驗中進行，兩相機始終對一散斑圖清晰成像，后將散斑圖放在三維平動臺上多次平移，利用圖像匹配方法計算目標圖像中多個像點的平移距離，以此確定相機的標定參數(shù)。利用該方法，研究者們進行諸多實驗[15,16]，但因操作繁瑣計算復雜等因素，制約了其在應用中的推廣。目前，應用最多的相機標定方法是由張正友提出

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[5]混凝土結構健康監(jiān)測與診斷光力學新方法研究[D]. 閻春霞.天津大學 2004



本文編號：3462511