數(shù)字圖像相關(guān)方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、數(shù)字圖像相關(guān)方法是一種新型的非接觸式光學(xué)測(cè)量方法，自上世紀(jì)八十年代初被提出至今，得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并且由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)被應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。數(shù)字圖像相關(guān)方法由于測(cè)量精度高和非接觸性等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)土木工程中現(xiàn)有測(cè)量方法的不足，可以解決土木結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中的很多難題。本文結(jié)合土木工程的特點(diǎn)，圍繞數(shù)字圖像相關(guān)方法的計(jì)算精度和計(jì)算效率兩個(gè)關(guān)鍵問題，改進(jìn)了數(shù)字圖像相關(guān)方法的亞像素測(cè)量算法，提高了計(jì)算精度和計(jì)算效率，并擴(kuò)展了數(shù)字圖像相關(guān)方法在工

2、程中的應(yīng)用。
　　 現(xiàn)有位移和應(yīng)變測(cè)量方法很多，但非接觸式的測(cè)量方法卻不多見，本文總結(jié)了現(xiàn)有位移和應(yīng)變測(cè)量方法，分析了這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過分析國(guó)內(nèi)外數(shù)字圖像相關(guān)方法在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了將數(shù)字圖像相關(guān)方法應(yīng)用于土木工程中的優(yōu)勢(shì)與存在的問題。
　　 本文的研究重點(diǎn)在于如何提高數(shù)字圖像相關(guān)方法的計(jì)算精度和計(jì)算效率。以此為目的，詳細(xì)分析了數(shù)字圖像相關(guān)方法的基本原理、測(cè)量系統(tǒng)、位移計(jì)算和應(yīng)變計(jì)算，盡量在每個(gè)過程中都采用

3、最佳的方法，以提高計(jì)算精度和計(jì)算效率。本文還提出一種基于數(shù)字圖像相關(guān)方法的像素位移與實(shí)際位移的標(biāo)定方法，使計(jì)算得到實(shí)際位移具有更高的精度。
　　 亞像素位移測(cè)量是影響計(jì)算精度與計(jì)算效率的最重要的因素，本文分析和比較了常用的三種亞像素測(cè)量算法(曲面擬合法、Newton-Raphson法和梯度法)的計(jì)算精度、計(jì)算效率和抗噪性能。并在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的曲面擬合法，并用數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在計(jì)算精度、計(jì)算效率和抗噪性

4、能方面的優(yōu)勢(shì)。另外，本文還用matlab語言編寫了一套數(shù)字圖像相關(guān)計(jì)算程序，該程序界面友好、可進(jìn)行交互式操作實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程的人工干預(yù)、并可以完成數(shù)字圖像相關(guān)計(jì)算的各項(xiàng)任務(wù)。
　　 本文對(duì)數(shù)字圖像相關(guān)方法在土木工程中的實(shí)際應(yīng)用做了以下幾個(gè)方面的研究：(1)基于結(jié)構(gòu)位移具有單向性的特點(diǎn)，提出一種改進(jìn)搜索路徑的方法，提高了計(jì)算效率，并將該方法應(yīng)用于模型梁三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和橋梁靜荷載實(shí)驗(yàn)；(2)提出一種利用“加權(quán)光強(qiáng)相關(guān)系數(shù)”來測(cè)量金屬表面塑