数字图像相关测量方法的理论及应用研究

【摘要】：数字图像相关测量方法是现代数字图像处理技术与光测力学结合的产物。近年来，这种测量方法已经成为现代光测力学领域引人瞩目的测试方法。本文以国内外在这一领域的研究成果为基础，提出了对前人相关算法的改进方案，使相关算法的精度和速度得以提高，并将之应用于电镀材料变形测量和稀土陶瓷材料的力学性能研究。 本文介绍了数字图像相关测量方法的基本原理和实验技术，在此基础上做了改进和创新。在子区位移模式中采用了二阶泰勒多项式表示位移，降低了截断误差；在亚象素重建时采用了B-样条插值，提高了测量精度；在相关迭代计算中采用了BFGS迭代算法，使需要计算的参数减少、提高了计算速度，并且更有利于扩充子区位移模式的阶数，便于提高精度。并将这些改进编制成程序融入软件之中。 对本文用到的方法进行了误差分析和实验验证，从理论和实验两方面对各种误差产生的原因进行了分析，主要在光源的放置和光强度对图像采集的影响方面提出了相应的消除误差或抑制误差的方法和有效措施。用计算机模拟方法和典型实验对相关程序所做的改进进行检验，分析结果，证明了所做改进的正确性和可靠性。 将上述方法应用于电镀材料的变形测量和稀土陶瓷的力学性能研究，取得了较好的效果。用图像相关方法测得了带裂纹材料的变形情况，计算出了评价稀土陶瓷断裂性能的参数—J积分。同时证明数字图像相关测量方法可以应用于电镀材料变形测量和稀土陶瓷的力学性能研究，为今后数字图像相关测量方法用于变形测量和力学性能研究提供了行之有效的方法。