基于数字图像相关法的鱼体材料力学性能测量
发布时间：2021-08-07 09:33
鱼皮、鱼鳞作为一种优质的天然材料,其中鱼鳞作为一种生物盔甲能够提供一定的保护能力,而鱼皮具有一定的食用和穿戴价值。在我国的一些少数民族中,鱼鳞和鱼皮就有着悠久的使用历史。目前国内对于鱼皮及鱼鳞的研究较少,且主要都是研究其组成成分和营养价值方面,对其力学性能和微观结构的研究很少。本文基于数字图像相关法和一套自行搭建的应变测量系统,对鱼皮、鱼鳞在单轴拉伸过程中表现出的力学性能进行了研究与分析,并借助光学显微镜放大图像观察鱼鳞表面与截面的微观结构。本文研究结果对于未来鱼类仿生材料的开发有一定的参考价值。数字图像相关法可以简单分为整像素部分和亚像素部分。本文整像素部分使用自行编写的一种改进爬山算法,改善了传统爬山法易陷入局部极值的问题,增加了整像素搜索范围至100pixel,并且在精度和速度上相比传统爬山法有较大的提升。研究了搜索步长与测量位移对这种改进爬山法的搜索时间的影响,结果显示在12pixel的搜索步长内,步长越大速度越快,测量位移越大,搜索时间越长。亚像素部分使用反向组合法,使用模拟散斑图测试后应用于实验测量中。搭建了一套应用于鱼皮、鱼鳞试件拉伸应变测量装置,对表面散斑处理后的试件进...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数字图像相关法应变测量系统
安徽大学硕士学位论文7图2.2DIC基本原理在参考图像中以待测点Px,y为中心选择一个大小为(2N＋1)×(2N＋1)的矩形参考子区，N为图像像素宽度的一半，单位为像素pixel。在目标图像中选择相同尺寸的目标子区，搜索区域为整个目标图像。对参考子区与目标子区进行相关匹配，用相关系数的大小来衡量匹配程度，相关系数最大值所对应的点"""Px,y即为目标子区的中心点，根据点Px,y和"""Px,y坐标差值可求出两幅图像的相对位移量22dx-x+y-y[27,28,29]。2.1.2形函数介绍数字图像相关法中，通常使用形函数来描述目标子区相对参考子区的变形程度。通常使用的形函数有零阶、一阶和二阶形函数。假设参考子区中的一点坐标为x,y，目标子区中的对应点为x,y,则位移变化量在不同形函数中表示各不相同[27]。零阶形函数可以表示整个图像或参考子区仅发生刚体平移时的位移变化量，表示为：x"x+uy"y+v（2.1）其中，u为水平位移偏移量，v为竖直方向偏移量，零阶形函数可以用图2.3表示。
第二章数字图像相关整像素算法8图2.3零阶形函数DIC原理但是大多数情况下，整个图像或参考子区会发生旋转、压缩、伸展等非刚体位移的形变，甚至灰度值会由于光线而发生变化，零阶形函数的表示效果不理想，此时便可以使用一阶形函数来表示形变与位移。一阶形函数中，选择的参考子区中心点为Px,y，在参考子区内随机选择一点Qxx,yy，假设在目标子区中点Qxx,yy移动到点Qxx,yy：Δ()ΔΔ()Δxxx+ux,y+xy"yy+vx,y+y(2.2)其中，u(x,y)和v(x,y)为点Px,y的刚体位移，Δx、Δy代表水平和竖直方向上的位移变化量，可表示为[28]：()()ΔΔΔΔ()()ΔΔΔΔux,yux,yxxxyxyvx,yvx,yyyxyxy(2.3)则式(2.1)可表示为完整的一阶形函数，则参考子区内任一点xx+u(x,y)+ΔxDx,y映射到目标子区中点Dx,y表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]鱼皮制成的塑料刚刚获得詹姆斯·戴森奖[J]. 塑料科技. 2019(12)
[2]四种河鲀鱼皮和鱼肉的营养成分分析与评价[J]. 陈晓婷,吴靖娜,许旻,刘淑集,苏永昌,乔琨,刘智禹. 现代食品科技. 2020(01)
[3]响应面优化马鲛鱼鱼皮胶原蛋白的提取工艺[J]. 朱航,戴聪杰. 食品安全导刊. 2019(31)
[4]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)
[5]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)
[6]基于风速预测的改进爬山法最大功率追踪策略[J]. 姚万业,贾昭鑫,黄璞. 电力科学与工程. 2018(02)
[7]Review of single-camera stereo-digital image correlation techniques for full-field 3D shape and deformation measurement[J]. PAN Bing,YU LiPing,ZHANG QianBing. Science China（Technological Sciences）. 2018(01)
[8]基于SURF特征匹配的数字图像相关变形初值可靠估计[J]. 张华俊,李桂华,刘程,王丹. 光学学报. 2013(11)
[9]仿生皮肤材料的力学性能测试与分析[J]. 谢驰,陈爽,蔡鹏,林大全,王远苹. 功能材料. 2013(01)
[10]一种引入停止机制的改进爬山算法[J]. 张小莲,李群,殷明慧,叶星,邹云. 中国电机工程学报. 2012(14)
博士论文
[1]数字散斑场优化及其应用研究[D]. 陈振宁.东南大学 2018
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
本文编号：3327549
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
数字图像相关法应变测量系统
安徽大学硕士学位论文7图2.2DIC基本原理在参考图像中以待测点Px,y为中心选择一个大小为(2N＋1)×(2N＋1)的矩形参考子区，N为图像像素宽度的一半，单位为像素pixel。在目标图像中选择相同尺寸的目标子区，搜索区域为整个目标图像。对参考子区与目标子区进行相关匹配，用相关系数的大小来衡量匹配程度，相关系数最大值所对应的点"""Px,y即为目标子区的中心点，根据点Px,y和"""Px,y坐标差值可求出两幅图像的相对位移量22dx-x+y-y[27,28,29]。2.1.2形函数介绍数字图像相关法中，通常使用形函数来描述目标子区相对参考子区的变形程度。通常使用的形函数有零阶、一阶和二阶形函数。假设参考子区中的一点坐标为x,y，目标子区中的对应点为x,y,则位移变化量在不同形函数中表示各不相同[27]。零阶形函数可以表示整个图像或参考子区仅发生刚体平移时的位移变化量，表示为：x"x+uy"y+v（2.1）其中，u为水平位移偏移量，v为竖直方向偏移量，零阶形函数可以用图2.3表示。
第二章数字图像相关整像素算法8图2.3零阶形函数DIC原理但是大多数情况下，整个图像或参考子区会发生旋转、压缩、伸展等非刚体位移的形变，甚至灰度值会由于光线而发生变化，零阶形函数的表示效果不理想，此时便可以使用一阶形函数来表示形变与位移。一阶形函数中，选择的参考子区中心点为Px,y，在参考子区内随机选择一点Qxx,yy，假设在目标子区中点Qxx,yy移动到点Qxx,yy：Δ()ΔΔ()Δxxx+ux,y+xy"yy+vx,y+y(2.2)其中，u(x,y)和v(x,y)为点Px,y的刚体位移，Δx、Δy代表水平和竖直方向上的位移变化量，可表示为[28]：()()ΔΔΔΔ()()ΔΔΔΔux,yux,yxxxyxyvx,yvx,yyyxyxy(2.3)则式(2.1)可表示为完整的一阶形函数，则参考子区内任一点xx+u(x,y)+ΔxDx,y映射到目标子区中点Dx,y表示为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]鱼皮制成的塑料刚刚获得詹姆斯·戴森奖[J]. 塑料科技. 2019(12)
[2]四种河鲀鱼皮和鱼肉的营养成分分析与评价[J]. 陈晓婷,吴靖娜,许旻,刘淑集,苏永昌,乔琨,刘智禹. 现代食品科技. 2020(01)
[3]响应面优化马鲛鱼鱼皮胶原蛋白的提取工艺[J]. 朱航,戴聪杰. 食品安全导刊. 2019(31)
[4]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)
[5]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)
[6]基于风速预测的改进爬山法最大功率追踪策略[J]. 姚万业,贾昭鑫,黄璞. 电力科学与工程. 2018(02)
[7]Review of single-camera stereo-digital image correlation techniques for full-field 3D shape and deformation measurement[J]. PAN Bing,YU LiPing,ZHANG QianBing. Science China（Technological Sciences）. 2018(01)
[8]基于SURF特征匹配的数字图像相关变形初值可靠估计[J]. 张华俊,李桂华,刘程,王丹. 光学学报. 2013(11)
[9]仿生皮肤材料的力学性能测试与分析[J]. 谢驰,陈爽,蔡鹏,林大全,王远苹. 功能材料. 2013(01)
[10]一种引入停止机制的改进爬山算法[J]. 张小莲,李群,殷明慧,叶星,邹云. 中国电机工程学报. 2012(14)
博士论文
[1]数字散斑场优化及其应用研究[D]. 陈振宁.东南大学 2018
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
本文编号：3327549
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