【摘要】：數(shù)字圖像相關(guān)(Digital Image Correlation,DIC)是一種基于可見光照明的位移應(yīng)變測量技術(shù),由于該方法能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的全場測量,同時對測量環(huán)境的要求較低,因此近年來被頻繁應(yīng)用于高溫材料力學(xué)性能的測試與研究中,尤其在航空航天、發(fā)動機(jī)和船舶等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。但由于高溫環(huán)境本身的復(fù)雜性,存在著很多影響測量精度的因素,其中熱氣流擾動的存在對數(shù)字圖像相關(guān)方法的影響尤為明顯。為了提高DIC在高溫環(huán)境下的測量精度,針對這些影響因素,本文進(jìn)行了相關(guān)補(bǔ)償方法和熱擾動消除方法的研究,搭建了一套高溫DIC測量系統(tǒng)并將其應(yīng)用在材料高溫力學(xué)性能測試中,同時通過位移和應(yīng)變實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出方法的準(zhǔn)確性和可行性。具體研究工作如下:(1)介紹了DIC方法的技術(shù)原理及基本概念,分析研究了常用的整像素定位和亞像素搜索算法,并選擇了系統(tǒng)適用的相關(guān)搜索算法組合;(2)研究分析了熱透鏡效應(yīng)對高溫測量的影響,提出一種基于可調(diào)反射鏡的補(bǔ)償方法,在DIC系統(tǒng)中加入一面可調(diào)整角度的反射鏡對由熱透鏡效應(yīng)引起的x、y方向位移偏移量加以補(bǔ)償。(3)提出了一種新的熱擾動誤差消除方法,利用彩色相機(jī)將熱擾動誤差從實(shí)際測量結(jié)果中分離出來,再建立數(shù)學(xué)模型,對熱流場中被測物的測量結(jié)果進(jìn)行修正。(4)基于Visual Studio 2010和Opencv編譯環(huán)境編寫了一套DIC測試軟件,并自主搭建了DIC高溫測量系統(tǒng),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。通過分析剛體位移實(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn)和高溫拉伸實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果,驗(yàn)證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和有效性。
【圖文】：

主要介紹了數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的基本原理，相關(guān)函數(shù)及形變函數(shù)模型，速 ZNCC 算法和反向組合算法的詳細(xì)推導(dǎo)過程并選用其作為本文的相關(guān)組合。數(shù)字圖像相關(guān)基本原理數(shù)字圖像相關(guān)方法是通過相機(jī)采集噴涂黑白散斑的被測試樣變形過程中像序列，并對其進(jìn)行相關(guān)計算，，圖像序列中的第一幅圖像稱為參考圖像像稱為變形圖像。由于散斑隨機(jī)生成，因此某塊子區(qū)域內(nèi)的灰度特征就指紋一樣具有唯一性。數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的基本原理，是基于被測物體表面灰度場的特征匹配來獲取位移應(yīng)變等三維信息。其原理圖如圖 2.1 所圖案匹配的過程，就是在變形圖像上找到與參考圖像上的點(diǎn) 0 P x ,0 0 , y )相關(guān)系數(shù)最大的點(diǎn)' ' '0 0P ( x , y )和' ' '1 1Q ( x , y )。 計算時，由于單一像素信息重復(fù)概率較高，無法準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)一對一的匹配，因此需要在參考圖大小為(2m 1) (2m 1)的正方形子區(qū)域，對每一張變形圖像采用相關(guān)公與參考圖像上各點(diǎn)相關(guān)系數(shù)最大的位置，通過各對應(yīng)點(diǎn)像素坐標(biāo)的相對相機(jī)的標(biāo)定數(shù)據(jù)計算出相應(yīng)的位移和應(yīng)變值。

保證測量精度的同時盡可能地減小計算量，縮短匹配時間。變函數(shù)模型實(shí)際的變形測量中，參考子區(qū)域的散斑圖像不僅僅會發(fā)生剛體位移生旋轉(zhuǎn)、扭曲、拉伸和剪切等變形，造成子區(qū)域形狀產(chǎn)生不規(guī)則的致匹配過程中的相關(guān)系數(shù)降低，出現(xiàn)匹配誤差甚至找不到目標(biāo)區(qū)域線性變形對數(shù)字圖像相關(guān)測量的影響，我們引入了形變函數(shù)模型，數(shù)從彈性力學(xué)有限變形理論來分析散斑圖像的變形情況。階形函數(shù)對應(yīng)的變形模式即是剛體位移，其假設(shè)參考子區(qū)域沿 x 或'0 0'0 0x x uy y v 式中，u ，v分別表示參考子區(qū)域中心點(diǎn)沿 x 和y方向的位移量。階形函數(shù)對應(yīng)的變形模式包括剛體位移，旋轉(zhuǎn)，扭曲，拉伸和剪切數(shù)變換又稱仿射變換，其變形示意圖如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TB34

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣翔;韋世奎;趙瑞珍;趙耀;杜雪濤;杜剛;;數(shù)字圖像的設(shè)備溯源技術(shù)綜述[J];北京交通大學(xué)學(xué)報;2019年02期

2 林振忠;;數(shù)字圖像藝術(shù)的傳播與發(fā)展研究[J];普洱學(xué)院學(xué)報;2018年04期

3 彭益煒;關(guān)廣東;曾憲金;趙敏;;數(shù)字圖像質(zhì)量分析軟件計量技術(shù)探討[J];宇航計測技術(shù);2016年05期

4 王琦;;傳感器的光學(xué)數(shù)字圖像自動聚焦系統(tǒng)[J];激光雜志;2016年12期

5 奚永忠;李健;;數(shù)字圖像的真?zhèn)螜z驗(yàn)[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2017年02期

6 張順慶;高晨家;張龍;;數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)在應(yīng)力應(yīng)變測量中的發(fā)展與最新應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2017年02期

7 侯偉;;論數(shù)字圖像的性質(zhì)與影響[J];新美術(shù);2010年01期

8 羅方;;高校學(xué)生應(yīng)用數(shù)字圖像資源調(diào)查分析[J];情報探索;2010年03期

9 柳林;;被動式數(shù)字圖像真實(shí)性檢測技術(shù)綜述[J];計算機(jī)工程與應(yīng)用;2009年26期

10 余日泰;歷史文化數(shù)字圖像圖書館的技術(shù)問題研究[J];圖書情報工作;2000年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王曉云;;數(shù)字圖像中的數(shù)據(jù)隱藏[A];中國圖象圖形學(xué)會第十屆全國圖像圖形學(xué)術(shù)會議（CIG’2001）和第一屆全國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討會（CVR’2001）論文集[C];2001年

2 張震;任遠(yuǎn);平西建;蔣斌;;數(shù)字圖像盲取證中重復(fù)區(qū)域的檢測[A];第十四屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

3 楊高波;金煒;;中子數(shù)字圖像散射抑制算法[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

4 孟如松;蔡瑞康;趙廣;周付根;姜志國;趙宇;;皮膚數(shù)字圖像定量技術(shù)對育發(fā)類產(chǎn)品臨床功效評價的研究與應(yīng)用[A];第九屆中國體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

5 俞立平;江天云;吳大方;潘兵;;基于智能手機(jī)相機(jī)和參考試樣補(bǔ)償法的高精度二維數(shù)字圖像相關(guān)測量[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

6 羅毅;;淺析數(shù)字圖像資料的管理[A];中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會第二次醫(yī)學(xué)影像設(shè)備應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2001年

7 彭柯鑫;魏彪;梁柏茂;馮鵬;米德伶;潘英俊;;一種X光胃腸數(shù)字圖像中脈沖噪聲去噪的迭代算法研究[A];2007年全國第十六屆十三�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

8 王圓圓;衡偉;邵新星;何小元;;基于升采樣處理的數(shù)字圖像相關(guān)精度提高方法[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

9 楊立云;王學(xué)東;孫金超;馬佳輝;;超高速數(shù)字圖像相關(guān)實(shí)驗(yàn)的參數(shù)優(yōu)化[A];第十屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2016年

10 程騰;張青川;;三維數(shù)字圖像相關(guān)的新進(jìn)展及應(yīng)用[A];第十三屆全國物理力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 毛黎;人類可通過思維操縱數(shù)字圖像[N];科技日報;2010年

2 記者王朝霞;中美合作研制敦煌數(shù)字圖像檔案[N];甘肅日報;2002年

3 洪崇恩;敦煌壁畫制成數(shù)字圖像[N];文匯報;2004年

4 王曜卿;數(shù)字圖像管家婆——藏畫（GAZO）[N];中國計算機(jī)報;2001年

5 本報記者 柴選;影像鑒定方法論[N];中國攝影報;2008年

6 記者 魏沛娜;創(chuàng)新必須要有思想上的創(chuàng)新[N];深圳商報;2015年

7 重慶市地方稅務(wù)局;數(shù)字圖像實(shí)時監(jiān)控 礦業(yè)評估科學(xué)便捷[N];中國稅務(wù)報;2007年

8 程文雯;成都軟件產(chǎn)業(yè)風(fēng)正起:2025年營業(yè)收入破8000億元[N];企業(yè)家日報;2019年

9 記者 王濤;水晶石成為首家中標(biāo)倫敦奧運(yùn)的中國企業(yè)[N];北京日報;2011年

10 張?zhí)m華;數(shù)字化核心助力 安防行業(yè)漸入佳境[N];中國企業(yè)報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 朱楠;數(shù)字圖像篡改被動取證技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

2 邵新星;高精度、實(shí)時數(shù)字圖像相關(guān)變形測量[D];東南大學(xué);2018年

3 高尚;基于相機(jī)遺留痕跡檢測的數(shù)字圖像來源識別[D];武漢大學(xué);2013年

4 周琳娜;數(shù)字圖像盲取證技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

5 王波;利用成像引入特征的數(shù)字圖像被動盲取證研究[D];大連理工大學(xué);2010年

6 張蕊;數(shù)字圖像相關(guān)及其在若干工程測試中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2011年

7 呂穎達(dá);數(shù)字圖像盲鑒別的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2015年

8 吳榮;數(shù)字圖像相關(guān)算法研究及在風(fēng)力發(fā)電葉片健康診斷中的應(yīng)用[D];上海大學(xué);2017年

9 孟憲哲;盲環(huán)境下數(shù)字圖像篡改鑒定的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

10 劉勁;面向真實(shí)性鑒別的數(shù)字圖像盲取證技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鮑思源;基于數(shù)字圖像相關(guān)的高溫材料測試關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 楊凱;數(shù)字圖像頻域法亞像素精度算法研究[D];華中科技大學(xué);2019年

3 彭程;數(shù)字圖像源辨識技術(shù)研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2019年

4 黃明瑛;基于統(tǒng)計分布模型的數(shù)字圖像來源取證[D];杭州電子科技大學(xué);2019年

5 李欣;基于深度學(xué)習(xí)的相機(jī)源取證研究[D];北京交通大學(xué);2019年

6 蔡利;基于數(shù)字圖像的運(yùn)營輕軌橋梁力學(xué)參數(shù)識別[D];武漢輕工大學(xué);2019年

7 張帆;數(shù)字圖像翻拍算法的研究與應(yīng)用[D];深圳大學(xué);2018年

8 劉強(qiáng);基于數(shù)字圖像相關(guān)的裂紋端部變形場研究[D];上海交通大學(xué);2017年

9 程振進(jìn);數(shù)字圖像相關(guān)方法在浮空器蒙皮變形測量中的應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2017年

10 曹志威;基于數(shù)字圖像相關(guān)法的建筑用膜力學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2018年

本文編號：2680743