數(shù)字圖像相關(guān)中的亞像素位移測量方法研究和低碳鋼試件彈塑性邊界的白光相關(guān)檢測.pdf

1、上世紀八十年代提出的數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)方法是實驗力學中測量變形物體表面變形信息的重要方法.經(jīng)過二十多年的發(fā)展和改進,該方法以其非接觸、光路簡單、精度高、自動化程度高等優(yōu)點而受到了廣泛重視和普遍應(yīng)用.該文的第一部分對數(shù)字圖像相關(guān)方法中的各種亞像素位移測量方法進行了詳細的探討和總結(jié),并提出自己的改進、完善方法.具體體現(xiàn)在以下的幾個方面:1.討論了曲面擬合求解亞像素位移時各要素對亞像素位移求解精度的影響,得出影響亞像素位移求解精度最重要的

2、因素是整象素位移搜索時計算子區(qū)的大小,而選用不同相關(guān)函數(shù)的影響可忽略.2.詳細討論了各種灰度梯度算法對基于微區(qū)統(tǒng)計性質(zhì)的數(shù)字圖像相關(guān)亞像素位移梯度算法的影響,分析了可看作梯度濾波器的各梯度算子的傳遞函數(shù)在頻域的濾波特性.并用模擬散斑和真實實驗進行了驗證,最后給出了一種實用的、精度高、穩(wěn)定性好的梯度算子.3.基于梯度的亞像素位移算法的基本假設(shè)是變形前后的子區(qū)做剛體平移,這則與有位移梯度存在的實際場合相矛盾.M.A.Sutton提出的New

3、ton-Rapshon方法的基本假設(shè)是變形子區(qū)發(fā)生均勻變形.H.Lu和Cary認為隨著圖像子區(qū)尺寸和位移梯度的增大,要考慮模板窗口的非均勻變形.該文就三種不同變形子區(qū)的假設(shè)對計算結(jié)果的影響進行了討論,分析了不同假設(shè)的理論誤差.得出基于梯度的數(shù)字圖像相關(guān)方法中變形子區(qū)做剛體平移和Newton-Rapshon方法中子區(qū)均勻變形的假設(shè)所獲得的變形子區(qū)中心位移在理論上是相同的結(jié)論.Newton-Rapshon方法中只考慮一階位移梯度的子區(qū)均勻變

4、形的假設(shè)和考慮二階位移梯度影響的非均勻變形的假設(shè)所獲得的變形子區(qū)應(yīng)變信息完全相同,但是獲得的變形子區(qū)中心位移有所不同.金屬試件的彈塑性邊界檢測對于判斷該試件是否失效有著重要意義,因此一直是人們感興趣的研究課題.該文的第二部分對低碳鋼試件彈塑性邊界的白光相關(guān)檢測方法進行了研究,提出一種用白光作為照明光源并結(jié)合數(shù)字圖像處理方法來檢測低碳鋼試件彈塑性邊界的方法.該方法將數(shù)字圖像相關(guān)和低碳鋼試件表面彈塑性變形前后對照明光強的反射特性結(jié)合起來以判