数字散斑相关亚像素位移测量方法研究与实验（可编辑）

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1、数字散斑相关亚像素位移测量方法研究与实验天津大学硕士学位论文数字散斑相关亚像素位移测量方法研究与实验姓名：梁园申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：岳澄20070501摘要数字散斑相关方法又称为数字图像相关方法，它是从八十年代发展起来的一种新型光测技术，是实验力学中测量变形体表面变形信息的重要方法。它的基本原理是通过比较试件变形前后表面散斑图像的变化，来获得位移和应变场。经过二十多年的发展和改进，该方法以其全场分析、非接触测量、光路简单、精度高等特点受到了广泛重视和应用。本文对数字散斑相关方法中亚像素位

2、移测量方法进行了详细的研究。建立了多种亚像素位移测量方法的数学模型，其中包括灰度插值法、曲面拟合法、基于梯度的算法以及基于灰度插值法和曲面拟合法相结合的混合算法等多种亚像素位移测量方法，并利用散斑图像平移模拟实验来研究各种亚像素位移测量方法的精度；本文利用C++Builder编程软件作为开发工具，引入面向对象编程技术，开发了多种亚像素位移测量方法的程序，并给出具体的编程方式；对测量误差进行了系统的研究，分析了各种误差的产生原因，并提出了减小误差的有效措施。在实验方面，设计了刚体位移实验、橡胶拉伸实验、弯曲实

3、验三个力学应用实验，通过对比理论值和实验值进一步验证数字散斑相关测量方法的精度以及编辑的程序的实用性，并对计算结果中出现的问题进行讨论和研究；对动态数字散斑测试技术进行了研究，设计了悬臂梁振动实验。通过多幅图像相关得出悬臂梁振动波形，根据波形计算周期、振幅等相关参数并与激振器的设置值进行对比。图像的质量在很大程度上影响着数字散斑相关方法的测量精度，因此有必要对图像进行研究和改进。本文研究了一种用于相关计算的图像一灰度正弦分布的图像。对于其测试范围一般只限于单个周期的缺点加以改进，提出了灰度正弦函数变周期分布

4、的图像，解决了这个问题。并通过图像的平移实验和三点弯曲应用于实践，同时检验图像本身固有的精确度。：关键词：数字散斑相关方法数字图像相关灰度正弦分布图像动态数字散斑测试ABSTRACTcorrelationisnewcorrelationmethodoradigitalimageDigitalspecklein1980s．ItsisthatdevelopedprincipaltheorythroughphotometrictechnologydeformedfindtWOofandsurfacetoobjec

5、tcomparingdigitalspeckleimagesoriginalandandstrainofthewholefield．Throughtwentyyearsdisplacementdevelopmentcorrelationmethodhasbecomeallmethodimprovement，Digitalspeckleimportantforandstrainmeasurementinthemechanicsbecauseofitsdisplacementexperimentalsuchas

6、full-fieldofrays，superiorityanalysis，non-contactmeasurement，simplepathandmeasurementSOon．highprecisioninInthismethodsinDSCMarediscussedpaper，differentsub-pixelregistrationdetailandtheirsmathmodelsareestablishedtheincludingGray-valueInterpolationbasereconst

7、ructioncorrelationcoo题cientonsub―pixelmethodGIRS．thebasedonofdistributionfittingmethodCCDF，the‘algorithmgradient??basedandthemethodforsub-pixelregistration．Thispapersub-pixelregistrationhybridmotionsimulationtonlakesuseoftranslationalspeckleexperimentaldig

8、italimageofthesemethodsinDSCM．Thediscusstheregistrationcomputerprecisionsub-pixelectOrientedaboutcorrelationmethodwaswrittenthebyObjprogramdigitalspeckleandsoftwareC++BuilderwithstandardC++codethisalsoprogram