數(shù)字圖像相關(guān)法作為一種高精度的非接觸式全場位移和應變測量方法,在航空航天、無損檢測、高溫環(huán)境下的變形測量、微位移測量等方面得到了推廣應用。數(shù)字圖像相關(guān)法原理是對試件變形前后表面散斑圖進行局部區(qū)域相似度計算,來獲取位移和應變場,影響其計算效率和測量精度的因素主要有:測量環(huán)境光照的變化、散斑圖像的成像質(zhì)量、特征的選取、搜索算法的選擇、計算窗口的大小。現(xiàn)有算法在求解效率和抗干擾性方面存在一些不足。為了使數(shù)字圖像相關(guān)法更好地滿足工程應用要求,本文提出了下列改進。針對傳統(tǒng)數(shù)字圖像相關(guān)法受測量環(huán)境的光強變化影響大的問題,提出一種基于中心對稱局部二元模式（CS-LBP）的數(shù)字圖像相關(guān)法。首先,在試件變形前圖像中選定模板子區(qū),提取其CS-LBP特征,根據(jù)該特征在變形后圖像中查找與之匹配度最高的目標子區(qū),利用模板子區(qū)和目標子區(qū)在圖像坐標系下的相對關(guān)系計算物體位移信息。模擬散斑實驗和剛體平移實驗的結(jié)果表明,該算法有效的提高了數(shù)字圖像相關(guān)法對光強變化的魯棒性。針對Newton-Raphson（N-R）法計算亞像素位移時耗時長,且受位移初值影響大的問題,提出一種基于SURF與GPU加速的數(shù)字圖像相關(guān)法。首先,... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不銹鋼壓斷實驗裝置

西南交通大學碩士研究生學位論文第5頁圖1-2塑性變形引起馬氏體轉(zhuǎn)變1.3論文的主要內(nèi)容1.3.1課題來源課題來源于中國空氣動力研究與發(fā)展中心xxx國防預研項目，旨在運用數(shù)字圖像處理技術(shù)對高溫環(huán)境下物體的力學性能進行系統(tǒng)研究。1.3.2本文主要內(nèi)容本文參考大量國內(nèi)外的相關(guān)文獻資料，介紹數(shù)字圖像相關(guān)法的理論研究及工程應用現(xiàn)狀，并闡述數(shù)字圖像相關(guān)法的原理及關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)過程。從已有研究可看出，提高測量精度、計算效率和抗干擾性是數(shù)字圖像相關(guān)法發(fā)展的方向。本文在已有理論的基礎上，結(jié)合LBP（LocalBinaryPattern）描述的抗光照干擾性，提出基于CS-LBP（CentersymmetricLocalBinaryPattern）的數(shù)字圖像相關(guān)法，進行模擬散斑實驗和剛體平移實驗證明了算法的有效性；結(jié)合SURF（SpeedUpRobustFeatures）的快速計算性和GPU（GraphicsProcessingUnit）強大的浮點運算能力，提出基于SURF和GPU加速的數(shù)字圖像相關(guān)法，并通過圓柱體壓縮實驗驗證了算法的可行性。具體章節(jié)安排如下：第一章介紹了論文的選題背景，并通過查閱大量的文獻，總結(jié)了數(shù)字圖像相關(guān)法的理論研究及工程應用現(xiàn)狀。第二章詳細的介紹了數(shù)字圖像相關(guān)法的基本理論，闡述了實現(xiàn)位移和變形測量關(guān)鍵

西南交通大學碩士研究生學位論文第7頁第二章數(shù)字圖像相關(guān)法技術(shù)基礎數(shù)字圖像相關(guān)法具有全場測量、非接觸的特點。該方法提取試件變形前后表面的散斑圖像，將其轉(zhuǎn)化為灰度信息，并進行相似度運算，獲得試件表面的變形場和應變場信息。相似度運算的過程為：首先選擇一組變量來表示物體被測區(qū)域的位移和變形，構(gòu)建一個表征局部區(qū)域相似度的數(shù)學模型[38]，以此為標準計算在目標圖像中選定子區(qū)與基準圖像中選定子區(qū)的匹配度，最后選取一種高效的全局搜索算法，依據(jù)匹配子區(qū)在空間域的信息，計算得到試件的位移和應變信息。理論上，依據(jù)試件不同狀態(tài)的散斑圖像，且這些圖像具有不同信噪比的散斑信息，運用數(shù)字圖像相關(guān)法提取試件變形參數(shù)，可實現(xiàn)試件變形的非接觸式測量。相似度運算中數(shù)學模型的選取是數(shù)字圖像相關(guān)法的核心問題，它直接影響計算耗時和測量精度。2.1散斑概述散斑圖像是數(shù)字高度密集化的散斑場[39]。光源照射在物體表面后，根據(jù)惠更斯原理，物體表面的每一點均作為獨立的點光源，物體表面上無規(guī)則、凹凸不平、大小不一的局部區(qū)域散射出大量子波，這些散射子波的相位、振幅存在差異，在不同的局部區(qū)域產(chǎn)生干涉。若該物體表面某一點處子波的相位差符合疊加效應，該點表現(xiàn)為亮點；反之，則為暗點。散射子波的相位的分布具有高度的隨機性，因此，在物體表面形成大量明暗相間、大小不一且隨機分布的亮暗斑點，這種具有分布隨機性的亮暗斑點聚集在物體表面形成散斑[40]，散斑形成原理如圖2-1所示。圖2-1散斑形成原理圖

【參考文獻】：
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