数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响-论文.pdf

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1、第43卷第5期东南大学学报(自然科学版)Vo1．43No．52013年9月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Sept．2013doi：10．3969／j．issn．1001—0505．2013．05．025数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响陈振宁刘聪何小元(东南大学土木工程学院，南京210096)(东南大学江苏省工程力学分析重点实验室，南京210096)摘要：为了实现三维数字图像相关方法的高精度三维测量，首先需要标定成像系统的

2、内外参数．从数字图像相关的基本原理出发，针对相机成像的针孔模型，在理论上给出了物体成像的误差来源和修正措施，从而引出相机的各个标定参数．实验研究了多组标定板的姿态，分析了棋盘标定方法的稳定性和精确度，给出了标定过程的优化方案，解决了复杂工程环境下现场标定步骤繁琐的问题．实验结果表明：当标定板的姿态数大于9组时，标定参数趋于稳定，用稳定的标定结果计算目标物的半径更可靠．精确稳定的棋盘标定方法有利于获得高精度的三维测量结果，因此优化标定后的三维数字图像相关方法不仅操作简便，还具有相当高的可靠性和精确度．关键词：棋

3、盘标定；数字图像相关；三维测量中图分类号：TU198．2文献标志码：A文章编号：1001—0505(2013)05—1050-05Efectofcalibrationon3DshapeanddeformationmeasurementindigitalimagecorrelationChenZhenningLiuCongHeXiaoyuan(SchoolofCivilEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)(JiangsuKeyLaborator

4、yofEngineringMechanics，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Toacquirehighprecisioninthreedimensional(3D)measurement．calibrationofinteriorandexteriorparametersfortheimagingsystemisessentia1．Startingfromthebasicprincipleofdigit—alimagecorrelation(

5、DIC)，theerorsourcesandcorrectivemethodsofobjectimagingaregivenintheoryforthepinholemodelofcameraimaging．Intheexperiments，multiplesetsofchessboardcal—ibrationarestudiedbasedontheanalysisofthestabilityandreliabilityofchessboardcalibration．Anoptimizedschemefor

6、thecalibrationprocessiSgiven．Theprocesssimplifiesthecomplicatedcalibra—tionstepsinthefieldmeasurement．Theexperimentalresultsshowthatstablecalibrationparameterscanbeobtainedwhentherearemorethan9groupsofcalibrationplateattitudes．whichleadstomorereliableresult

7、sintheradiuscalculationoftheexperimentaltarget．Therefore，anaccurateandstablechessboardcalibrationmethodmakesgoodcontributiontohighprecision3Dmeasurement．Thus．3DDICwithoptimizedcalibrationisprovedtobeaneasymethodwithhighreliabilityandaccuracy．Keywords：chessb

8、oardcalibration；digitalimagecorelation；3Dmeasurement近年来，随着光电技术和计算机的快速发展，精度、非接触、无损伤的现代光测实验力学方法数字图像相关方法(digitalimagecorrelation，逐步走向数字化和自动化．而数字图像相关方法以DIC)、电子散斑干涉法、相移法、时问序列法等高其全场测量、现场可测等特点备受关注，其在土木收稿日期：20