發(fā)布時間：2021-10-28 07:52

　　在現(xiàn)代光測力學(xué)中,數(shù)字圖像相關(guān)方法因其非接觸式全場測量、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)力學(xué)與其他交叉學(xué)科研究領(lǐng)域。目前,用于工業(yè)檢測領(lǐng)域的三維數(shù)字圖像相關(guān)方法仍然以雙相機(jī)成像系統(tǒng)為主,在狹小空間進(jìn)行測量時,存在兩個相機(jī)間基線長度不足導(dǎo)致系統(tǒng)無法放置的問題;在應(yīng)用于動態(tài)測量時,則存在相機(jī)間的同步問題。針對傳統(tǒng)雙相機(jī)的應(yīng)用局限性,本文提出了一種基于單相機(jī)的三維數(shù)字圖像相關(guān)方法,并將其應(yīng)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(jī)與兩個雙棱鏡結(jié)合,組成單相機(jī)-雙棱鏡測量系統(tǒng)。通過研究其成像原理,建立了單相機(jī)三維數(shù)字圖像相關(guān)方法的光學(xué)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(jī)測量結(jié)果為基準(zhǔn),通過形貌重建與剛體位移實(shí)驗(yàn)得到,兩種方法的最大相對誤差小于1%,驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性。2、將單相機(jī)三維數(shù)字圖像相關(guān)方法應(yīng)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(jìn)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(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二維數(shù)字圖像相關(guān)方法匹配過程:（a）參考圖像;（b）目標(biāo)圖像

相關(guān)方法進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)法提高計(jì)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(jì)算的N-R算法，大大提高了計(jì)算速度；蔣震宇等人[11]提出基于快速Fourier變化的互相關(guān)算法與反相組合高斯牛頓算法(InversecompositionalGauss-Newton,IC-GN)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算效果；邵新星等[12]提出一種基于種子點(diǎn)擴(kuò)散的并行計(jì)算方法，通過傳遞初值估計(jì)來減少迭代次數(shù)，從而提高計(jì)算速度。總之，基于方法的基本原理，研究者們進(jìn)行了一系列重要改進(jìn)，推動二維數(shù)字圖像相關(guān)方法走向成熟。1.3三維數(shù)字圖像相關(guān)方法研究圖1.2三維數(shù)字圖像相關(guān)方法測量系統(tǒng)Fig.1.2Themeasurementsystemof3D-DICmethod

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論4三維數(shù)字圖像相關(guān)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(guān)方法測量系統(tǒng)通常由兩個相機(jī)、外置冷光源、待測物體與計(jì)算機(jī)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(biāo)系，1111oxyz和2222oxyz分別為左、右相機(jī)坐標(biāo)系，1O、2O分別為左、右相機(jī)光心。圖中可以看出，待測點(diǎn)PX,Y,Z在左、右相機(jī)中分別成像于111Pu,v點(diǎn)和222Pu,v點(diǎn)，相機(jī)光心與成像點(diǎn)連線的反向延長線必定相交于P點(diǎn)，由兩條相交直線即可確定空間中P點(diǎn)的坐標(biāo)，因此可以確定P點(diǎn)的空間位置。之后由兩相機(jī)的標(biāo)定參數(shù)可以計(jì)算得到P點(diǎn)的空間坐標(biāo)，進(jìn)而可以完全確定世界坐標(biāo)系中P點(diǎn)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(guān)方法在實(shí)際測量中的應(yīng)用較為廣泛，受到學(xué)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(kuò)展了該方法在工程測量中的應(yīng)用范圍。其中，該方法中相機(jī)標(biāo)定與圖像空間匹配是兩個關(guān)鍵技術(shù)。相機(jī)標(biāo)定即確定相機(jī)內(nèi)、外參數(shù)的過程。標(biāo)定的精度將直接影響測量精度，并且由標(biāo)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(jī)標(biāo)定最早由Luo和Sutton等人[14]在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，兩相機(jī)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(jì)算目標(biāo)圖像中多個像點(diǎn)的平移距離，以此確定相機(jī)的標(biāo)定參數(shù)。利用該方法，研究者們進(jìn)行諸多實(shí)驗(yàn)[15,16]，但因操作繁瑣計(jì)算復(fù)雜等因素，制約了其在應(yīng)用中的推廣。目前，應(yīng)用最多的相機(jī)標(biāo)定方法是由張正友提出

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3462511