物体内部三维位移场测量算法研究

摘要

二维数字图像相关法是一种发展于二十世纪八十年代的全新的非接触式全场光学测量方法，该方法以试件的表面细节作为广义散斑(标记)，通过研究这些散斑颗粒的运动情况来分析试件的变形规律。该方法可与各种成像系统相结合，实现多种空间尺度下的变形测量。
　　 本文以二维数字图像相关法的基本算法框架为基础，发展了三维数字图像相关法，对其中的一些关键问题进行了深入的研究和分析，研究内容主要包括：(1)理论上拓展了基于灰度梯度的三维数字图像相关法的亚像素位移计算方法；(2)针对目标三维图像，采用二维截图来实现物体内部变形初值估计，再以此估计值设定三维数字图像相关法的整像素搜索区域，结合根据实际图像特征设定的计算模版窗口，决定动态载入内存表征三维数字体图像的断层图像数量，缓解了三维数字图像相关法对内存资源的压力；(3)实现了三维数字图像相关法，并成功的应用于泡沫铝材料的模拟三维位移计算实验，取得了较好的测量结果，测量精度也有所提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1选题背景

1.2数字图像相关法概述

1.2.1二维数字图像相关法

1.2.2二维数字图像相关法

1.2.3数字图像相关方法的应用

1.3本文的研究目的和主要工作

第2章 二维数字图像相关法

2.1二维数字图像相关法基本原理及其关键问题

2.1.1.二维数字图像相关法的基本原理

2.1.2二维数字图像相关法中的关键问题

2.2相关函数的选取及形式

2.2.1相关函数的选择依据

2.2.2相关函数的形式

2.2.3相关函数的选择

2.3变形初值估计

2.3.1变形初值估计的重要性

2.3.2整像素位移相关搜索

2.3.3人机交互变形初值估计

2.4亚像素位移测量算法研究

2.4.1亚像素位移测量算法概述

2.4.2曲面拟合法

2.4.3基于灰度梯度的亚像素位移测量算法

2.4.3亚像素位移测量算法精度研究

2.5位移测量精度影响因素

2.6本章小结

第3章 三维数字图像相关方法

3.1三维数字图像相关法的关键问题

3.2相关函数拓展

3.2.1相关函数拓展的重要性及其选择依据

3.2.2三维数字图像相关法中相关函数的形式

3.3三维数字图像相关法的基本原理

3.3.1整像素搜索

3.3.2初始搜索范围设置及内存分配

3.4三维数字图像相关法的亚像素计算

3.4.1基于拟合法的二维亚像素位移测量算法

3.4.2基于灰度梯度的三维亚像素位移测量算法

3.5本章小结

第4章 物体内部三维位移场测量实验

4.1变形前后物体内部刚体平动位移场测量

4.1.1模拟实验图像来源及图像特征

4.1.2刚体平动实验

4.2三维数字体图像单向压缩测量

4.3三维数字体图像单向拉伸测量

4.4本章小结

第5章 全文总结和工作展望

5.1论文的主要工作

5.2论文的创新点

5.3下一步研究方向

参考文献

致射

在读期间发表的论文及研究成果