数字散斑相关法在鱼皮拉伸测量中的应用研究
发布时间：2020-12-18 13:37
数字散斑相关法（Digital Speckle Correlation Method,DSCM）是一种全场变形、非接触式的测量方法,通过图像处理,可以获得被测物体表面位移、应力变化等信息。因其具有对环境要求不高、测量精度高等优势而得到广泛应用。经过几十年的研究探索,其相关理论已经相对趋于成熟,在工程中也得到了很好的应用,为相关科研带来了很大的帮助。鱼皮是一种优质的皮革材料,其微观结构在仿生学上已有重要应用,为全面了解其力学性能,本文运用DSCM技术对鲤鱼皮材料拉伸性能进行研究,为其潜在的仿生学应用提供数据支撑。整像素是数字散斑相关法的基石,针对提高整像素搜索速度问题,论文选择遗传算法、粒子群算法和人工鱼群算法。阐述在不同变形下子区形函数及相关函数的选择,通过模拟散斑图,验证三种智能算法的搜索速度和匹配精度。为提高亚像素的测量精度,论文对不同插值法的效果图进行了对比,提出拟合和双三次样条插值相结合的亚像素算法,并与反向组合高斯牛顿算法进行对比,表明反向组合高斯牛顿算法的适用性更强,但组合式算法有较好的综合优势,兼顾了速度和精度。针对鲤鱼皮性能测试,搭建了实验平台。该平台由Q-400微变形...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－ｉ数字散斑相关法测最系统??
数字散斑相关法是利用ＣＣＤ相机采集变形前后物体表面灰度散斑图像，借??助计算机相关系统对采集到的散斑图进行图像匹配处理，计算出感兴趣点变形前??后的位移，数字散斑相关法的完整测量系统如图２－１所示。数字散斑相关法的实??现过程包括：物体喷制散斑点、图像采集、相关匹配、位移计算等步骤，本章从??ＤＳＣＭ的基本原理、相关系数的选择、整像素算法，三个大的部分来介绍数字散??斑相关法的基本信息。??光源??Ａ??ＣＣＤ相机??拉伸系统?图像采集??计算机图像??ｃ＼?分析计算??图２－ｉ数字散斑相关法测最系统??２．１．１丨）ＳＣＭ的基本原理??研宄目标是ＣＣＤ相机采集到的散斑图，图像上每个像素点代表一个具体的??灰度值，通过计算像素点的位移变化来计算物体位移的变化。如图２－２所示数字??散斑相关法的基本原理％３３］，变形前的图像作为基准图像，我们称之为参考图像；??发生变形后采集到的图像作为匹配图像，我们称为目标图像。参考图像中取一任??意点作为研究点，用表示，／（ｊｃ，ｊｆ）为该点的灰度值，以该点为中心选取??（２＂?＋?１＞（２７＾?＋?１）的参考子区；在目标图像中选择（２Ｍ?＋?ｌ）ｘ（２Ａ／?＋?ｌ）的搜索区域??（Ｍ?＞?Ａ〇
好的表示子区的变形情况。当物体发生更加复杂的变形时，如同时出现扭转、剪??切等非线性变形，子区尺寸和位移变形梯度也随之增加，可以考虑更加复杂的二??阶形函数？如图２－３所示。??Ｖ??ｉ?Ｌ??３＊?…，??｜?＾?＾??？?－?■｝???ｙ?：?｜??Ｉ???：?：?？?Ｘ??图２－３二阶形函数下Ｉ）ＳＣＭ原理??二阶形函数表达式如下所示：??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像相关技术的一些进展[J]. 苏勇,张青川,伍小平. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(09)
[2]一种组合式DIC算法在亚像素级位移测量中的应用[J]. 葛朋祥,李桂华. 激光与光电子学进展. 2018(11)
[3]基于遗传算法的数字图像相关法在微位移测量中的应用[J]. 葛朋祥,叶沛,李桂华. 光学学报. 2018(06)
[4]接触式与非接触式引伸计应变和泊松比测量精度比较[J]. 张悦,潘兵,郭广平,赵澎涛. 实验力学. 2018(01)
[5]DIC中亚像素位移测量的多项式曲面拟合法[J]. 张腾达,卢荣胜,杨蕾. 激光杂志. 2016(11)
[6]图像的最近邻缩放原理及实现[J]. 李艳玲. 长治学院学报. 2016(05)
[7]基于双线性插值法的图像缩放算法的设计与实现[J]. 张洋. 电子设计工程. 2016(03)
[8]实时数字图像相关用于土木准静态实验测量[J]. 邵新星,戴云彤,何小元,王海涛,吴刚. 光学学报. 2015(10)
[9]数字图像相关中亚像素算法的比较[J]. 张爱华,娄小平,吕乃光. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(03)
[10]数字图像散斑相关技术的蚁群优化方法[J]. 蒋志年. 应用光学. 2012(03)
硕士论文
[1]基于数字图像相关法的应变测量研究[D]. 陈振英.上海交通大学 2013
[2]数字散斑图像相关亚像素搜索算法的研究及应用[D]. 常一鸣.天津大学 2009
[3]改进的傅里叶变换轮廓术相位及高度算法研究[D]. 毛先富.四川大学 2007
本文编号：2924088
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－ｉ数字散斑相关法测最系统??
数字散斑相关法是利用ＣＣＤ相机采集变形前后物体表面灰度散斑图像，借??助计算机相关系统对采集到的散斑图进行图像匹配处理，计算出感兴趣点变形前??后的位移，数字散斑相关法的完整测量系统如图２－１所示。数字散斑相关法的实??现过程包括：物体喷制散斑点、图像采集、相关匹配、位移计算等步骤，本章从??ＤＳＣＭ的基本原理、相关系数的选择、整像素算法，三个大的部分来介绍数字散??斑相关法的基本信息。??光源??Ａ??ＣＣＤ相机??拉伸系统?图像采集??计算机图像??ｃ＼?分析计算??图２－ｉ数字散斑相关法测最系统??２．１．１丨）ＳＣＭ的基本原理??研宄目标是ＣＣＤ相机采集到的散斑图，图像上每个像素点代表一个具体的??灰度值，通过计算像素点的位移变化来计算物体位移的变化。如图２－２所示数字??散斑相关法的基本原理％３３］，变形前的图像作为基准图像，我们称之为参考图像；??发生变形后采集到的图像作为匹配图像，我们称为目标图像。参考图像中取一任??意点作为研究点，用表示，／（ｊｃ，ｊｆ）为该点的灰度值，以该点为中心选取??（２＂?＋?１＞（２７＾?＋?１）的参考子区；在目标图像中选择（２Ｍ?＋?ｌ）ｘ（２Ａ／?＋?ｌ）的搜索区域??（Ｍ?＞?Ａ〇
好的表示子区的变形情况。当物体发生更加复杂的变形时，如同时出现扭转、剪??切等非线性变形，子区尺寸和位移变形梯度也随之增加，可以考虑更加复杂的二??阶形函数？如图２－３所示。??Ｖ??ｉ?Ｌ??３＊?…，??｜?＾?＾??？?－?■｝???ｙ?：?｜??Ｉ???：?：?？?Ｘ??图２－３二阶形函数下Ｉ）ＳＣＭ原理??二阶形函数表达式如下所示：??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像相关技术的一些进展[J]. 苏勇,张青川,伍小平. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(09)
[2]一种组合式DIC算法在亚像素级位移测量中的应用[J]. 葛朋祥,李桂华. 激光与光电子学进展. 2018(11)
[3]基于遗传算法的数字图像相关法在微位移测量中的应用[J]. 葛朋祥,叶沛,李桂华. 光学学报. 2018(06)
[4]接触式与非接触式引伸计应变和泊松比测量精度比较[J]. 张悦,潘兵,郭广平,赵澎涛. 实验力学. 2018(01)
[5]DIC中亚像素位移测量的多项式曲面拟合法[J]. 张腾达,卢荣胜,杨蕾. 激光杂志. 2016(11)
[6]图像的最近邻缩放原理及实现[J]. 李艳玲. 长治学院学报. 2016(05)
[7]基于双线性插值法的图像缩放算法的设计与实现[J]. 张洋. 电子设计工程. 2016(03)
[8]实时数字图像相关用于土木准静态实验测量[J]. 邵新星,戴云彤,何小元,王海涛,吴刚. 光学学报. 2015(10)
[9]数字图像相关中亚像素算法的比较[J]. 张爱华,娄小平,吕乃光. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(03)
[10]数字图像散斑相关技术的蚁群优化方法[J]. 蒋志年. 应用光学. 2012(03)
硕士论文
[1]基于数字图像相关法的应变测量研究[D]. 陈振英.上海交通大学 2013
[2]数字散斑图像相关亚像素搜索算法的研究及应用[D]. 常一鸣.天津大学 2009
[3]改进的傅里叶变换轮廓术相位及高度算法研究[D]. 毛先富.四川大学 2007
本文编号：2924088
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