數(shù)字圖像相關(guān)法是實驗力學(xué)領(lǐng)域發(fā)展起來的最為成功的測量方法之一�，F(xiàn)如今,數(shù)字圖像相關(guān)方法已經(jīng)從實驗室走向了工程應(yīng)用,且擁有眾多商用和開源測量系統(tǒng)可以選擇,說明數(shù)字圖像相關(guān)方法已經(jīng)非常完善了。從測量方法的發(fā)展規(guī)律來看,對于數(shù)字圖像相關(guān)方法的研究工作應(yīng)該從測量方法的優(yōu)化向測量方法的拓展發(fā)展轉(zhuǎn)變。本人博士期間的工作前期致力于測量精度的優(yōu)化,后期致力于尋找一些拓展方法以期擴大數(shù)字圖像相關(guān)方法的適用范圍。圍繞著促進(jìn)數(shù)字圖相關(guān)方法的發(fā)展這個主題,論文第一章討論了數(shù)字圖像相關(guān)方法的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀,并給出了未來可能的發(fā)展趨勢。論文第二章為了解決亞像素平移實驗實施困難的問題。本文借助液晶顯示屏本身像素間隔均一性很高的特點,設(shè)計實施了困擾研究人員很久的亞像素平移實驗。同時研究了圖像傳感器的采圖噪聲、散斑圖結(jié)構(gòu)和插值算法等因素對相關(guān)測量精度的影響。發(fā)現(xiàn)圖像的噪聲漲落既依賴于相機種類,也與圖像灰度成正比并實驗上獲得了插值偏差周期曲線。論文第三章將液晶屏幕平移實驗應(yīng)用于相機畸變標(biāo)定評估中,提出了一種易于實行、高精度、適用于各種鏡頭的畸變標(biāo)定精度實驗評估方法。論文第四章為解決三維數(shù)字圖像相關(guān)方法大視場測量難以標(biāo)定的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２相機成像示意圖??現(xiàn)在主流的相機標(biāo)定方法主要有傳統(tǒng)標(biāo)定法、自標(biāo)定法、主動標(biāo)定法

?第１章緒?論???標(biāo)定方法開始得到更多的關(guān)注。這里我們以平面模型標(biāo)定方法［２６＿２８］簡要說明標(biāo)??定原理。平面模型標(biāo)定方法需要相機拍攝多個姿態(tài)下的平面標(biāo)定板（圖１．３），依??賴標(biāo)定板上的點有平面約束的特定，我們可以定義標(biāo)定板上的每個點的世界坐??標(biāo)，再根據(jù)小孔成像模型簡化后的相機模型可以得到一組線性方程組，解這組方??程組可以得到內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。之后帶入非線性項畸變，再進(jìn)行重投影誤差??最小化優(yōu)化得到完整的成像參數(shù)。該方法具有使用方便、標(biāo)定精度高的特點。鏡??頭畸變引入的影響可以參考第三章的內(nèi)容，在此不再詳述。??ＭＭｉｌ??圖１．３標(biāo)定板不意圖??（ａ）棋盤格標(biāo)定板，（ｂ）圓形點陣標(biāo)定板??對于雙相機成像時我們不僅要得到兩個單獨相機的內(nèi)外參數(shù)，我們還需要??兩個相機之間的相對位置關(guān)系，我們稱之為雙相機系統(tǒng)的外部參數(shù)。我們定義從??世界坐標(biāo)系到左相機光心坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系為＃｜扣，從世界坐標(biāo)系到右相??機光心坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系為ｉｎ廠，從左相機光心坐標(biāo)系到右相機光心坐??標(biāo)系之間的變換關(guān)系為圖１．４）。為了得到ｉ＾｜ｒ＼我們可以利用張正友??提出的平面模型標(biāo)定方法，使兩個相機同時拍攝一組標(biāo)定板的圖片，通過標(biāo)定的??到的ｆ和廣去求解得到護(hù)后可以通過用使重投影誤差最??小的判據(jù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，在此不再贅述。其中世界坐標(biāo)系是人為定義的一個坐標(biāo)??系，為了計算的簡潔，本文中我們定義世界坐標(biāo)系與左相機光心坐標(biāo)系重合，在??之后的描述中世界坐標(biāo)系都與左相機光心坐標(biāo)系重合。對于左相機，＃為單位??陣，：ｒ／為零陣。對于右相機，７－等于從左相機光學(xué)坐標(biāo)到右相機光心坐標(biāo)的??變換矩陣則我們可以得到方程組１．７，

?第１章緒?論???Ｚ??八ｚ?ｗ??，雜＇??Ｒｉｇｈｔ?ｉｍａｇｅ?ｐｌａｎｅ??Ｘ，??ｉ?Ｖ??Ｌｅｆｔ?ｃａｍｅｒａ?Ｒｉｇｈｔ?ｃａｍｅｒａ??￣＾Ｒｈ?Ｔ＾??圖１．４三維數(shù)字圖像相關(guān)測量系統(tǒng)的坐標(biāo)關(guān)系示意??１．３數(shù)字圖像相關(guān)方法的研究現(xiàn)狀??數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)己經(jīng)非常成熟，市面上已經(jīng)有多家界面友好功能強大的??商業(yè)測量系統(tǒng)。其中本人所在的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光力學(xué)實驗室聯(lián)合東南大學(xué)??何小元教授課題組共同開發(fā)的三維數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)ＰＭＬＡＢ?ＤＩＣ－３Ｄ己被國內(nèi)??外眾多單位采用。另外，需要注意的是開源數(shù)字圖像相關(guān)軟件近些年也有著長足??的進(jìn)步ｆ２９＿３１ｌ。若作為數(shù)字圖像相關(guān)方法的應(yīng)用研宄者，界面友好、功能強大、技??術(shù)支持豐富的商用軟件是更合理的選擇。若考慮到成本有限，并且想對軟件功能??做改進(jìn)拓展的用戶，開源軟件是更好的選擇。提供商用測量系統(tǒng)的公司或單位主??要有?Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、ＧＯＭ、Ｄａｎｔｅｃ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ、Ｉｍｅｔｒｕｍ、ＬａＶｉｓｉｏｎ、Ｍａｔｃｈ??ＩＤ、Ｉｍａｇｅ?Ｓｙｓｔｅｍｓ、蘇州西博三維科技有限公司、南京中迅微傳感技術(shù)有限公司??等。開源軟件的選擇主要有源于佐治亞理工的Ｎｃｏｒｒ、源于桑迪亞國家實驗室的??ＤＩＣｅ、源于法國里爾機械實驗室的ＹａＤＩＣｓ、源于羅馬大學(xué)的ｐｙ２ＤＩＣ、源于麻省??理工的ＭｕｌｔｉＤＩＣ等。開源中的Ｎｃｏｒｒ和ＤＩＣｅ應(yīng)用比較多，其中ＤＩＣｅ有著較好??的界面。ｐｙ２ＤＩＣ是基于Ｐｙｔｈｏｎ編寫，有著很高的易讀性。ＭｕｌｔｉＤＩＣ是麻省理工??學(xué)院為了測量殘疾人的殘肢在安裝義肢過程中的全場形貌和變形而開


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