【优秀硕士博士论文】数字散斑三维变形测量分析关键技术研究

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1、摘要硕士学位论文数字散斑三维变形测量分析关键技术研究ResearchonDigitalImageCorrelationMethodfor3DSurfaceDeformationMeasurement学科专业：机械制造及其自动化2010年01月论文题目：数字散斑三维变形测量分析关键技术研究本研究得到国家自然科学基金（50975219）、江苏省科技支撑计划项目（BE2008058）支持。学科专业：机械制造及其自动化摘要数字图像相关方法作为一种非接触式光测力学实验方法，可用于测量物体的表面形貌、位移和应变。该方法所具有的优势，可以弥补一些传

2、统变形测量方法中存在的布线复杂费时、不易得到全场数据以及测量环境要求过高等不足。在深入研究国内外已有变形测量理论的基础上，考虑了实验和实际工程测量需要，本文将立体视觉技术和数字图像相关方法相结合，研究并实现了基于数字图像相关法的三维变形测量和分析的方案。主要研究内容和研究成果如下：(1)设计并实现了基于数字图像相关法的三维变形测量系统的方案，深入研究了方案中涉及的相关理论，包括：相关运算、立体匹配、像机标定、三维重建、位移重建、应变计算、精度分析等。(2)研究并实现了数字像机的高精度自标定。分析了像机的畸变规律，采用10参数的数字像机

3、模型，利用光束平差自标定法实现了像机的高精度标定，与传统的标定方法相比，显著地提高了标定精度。(3)研究并实现了数字散斑图像的自动化处理。基于改进的数字图像相关方法，69摘要提出了散斑特征的自动识别、散斑图像相关匹配以及散斑特征的自动跟踪等方案。实验表明，所提出的方案大大减少了图像处理的时间、图像匹配精度较高，达到0.02像素。(4)研究并实现了物体表面点的三维形貌、三维位移以及三维应变的重建。这里我们将散斑相关匹配原理和图像的立体匹配外极线约束理论相结合进行三维重建，不但大大降低了误匹配率，而且提高了三维重建的精度和效率。在Wind

4、owsxp环境下，利用VC++6.0开发出了基于数字图像相关法的三维变形测量分析系统，并对该系统进行了精度验证，与国外同类产品精度相当。该系统已经成功应用于材料拉伸等力学实验中，取得了较好的效果。关键词：数字图像相关方法；双目立体视觉；三维变形场测量；自标定；论文类型：应用研究69ABSTRACTTitle:ResearchonDigitalImageCorrelationMethodfor3DSurfaceDeformationMeasurementTheresearchisfundedbyNationalNaturalScienc

5、eFoundation(50975219)&JiangsuProvinceTechnologySupportingPlannedProject(BE2008058).Speciality:MechanicalEngineeringApplicant:HaoHuSupervisor:Vice-Prof.LiangJinABSTRACTDigitalimagecorrelationmethod(DIC),asaphoto-mechanicalandnon-contactingmethod,canbeusedtomeasuretheshap

6、es/displacements/strains.DICtakesmanyadvantagestomeettheshortfallofsometraditionaldeformationmeasurements,suchasslowefficiency,strictenvironmentalrequirementsandincompletemeasuringresults,andsoon.Accordingtotheon-sitemeasuringrequirementsandthein-depthstudyinthetheoryof

7、deformationmeasurementsthatgivedisplacementorstrainfieldsathomeandabroad,thedigitalimagecorrelationmethodandstereovisiontechniquearedeeplyresearchedinthispaperandaschemefordeformationmeasurementandanalysisin3DbasedonDIC,isproposedandimplemented.Themaincontentsandachieve

8、mentsarelistedasfollows:(1)Aschemefor3DsurfacedeformationmeasuringsystembasedonDIC,isdesignedandimplemented.Th