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数字图像相关法测量局域变形场中形函数和模板尺寸的影响

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力学学报 2015年第5期47卷 848-862页

作者：徐小海苏勇蔡玉龙程腾张青川中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室合肥230027

数字图像相关法测量均匀变形场已被普遍接受,其测量结果可与应变片测量结果比较.然而,在工程测量中,针对局域变形场(应变高度集中,如波特文-勒夏特利埃带、试件缺口附近和裂纹尖端等),应变片受限于其尺寸,其测量结果是接触面内的平均应... 详细信息

数字图像相关法测量均匀变形场已被普遍接受,其测量结果可与应变片测量结果比较.然而,在工程测量中,针对局域变形场(应变高度集中,如波特文-勒夏特利埃带、试件缺口附近和裂纹尖端等),应变片受限于其尺寸,其测量结果是接触面内的平均应变值.此时,采用数字图像相关法能够测量这些局域变形场.但形函数和模板尺寸等计算参数对计算结果影响很大,这也导致使用者很难判断计算结果的可靠性.论文通过对合金拉伸实验获得的不同应变梯度的波特文-勒夏特利埃带和模拟生成的带的计算分析,发掘了形函数和模板尺寸作用于计算结果的深层机制,证明了二阶形函数比一阶形函数更适用于高度非均匀的局域变形场.提出了在局域应变场测量中,当一阶和二阶形函数计算结果的相对误差小于10%时,二阶形函数的结果是可靠的判据.

关键词：数字图像相关法局域变形场可靠性形函数模板尺寸

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基于三维数字图像相关法的刚体位姿估计

光学学报 2024年第8期44卷 106-114页

作者：王永红陈婉琳侯冰菲王标合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009

针对传统位姿测量的不足,提出了一种基于三维数字图像相关(3D-DIC)法的空间刚体位姿估计方法,该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列,通过3D-DIC方法进行匹配计算,获得待测物运动前后的全场坐标信息,选择计算点坐标后对其进... 详细信息

针对传统位姿测量的不足,提出了一种基于三维数字图像相关(3D-DIC)法的空间刚体位姿估计方法,该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列,通过3D-DIC方法进行匹配计算,获得待测物运动前后的全场坐标信息,选择计算点坐标后对其进行奇异值分解,求得位姿参数。针对3D-DIC在测量大旋转时误差较大的情况,提出了一种增加中间图像的匹配计算方法。通过平移自由度和旋转自由度的实验验证,本文方法可实现空间刚体多个位姿参数的测量,三个平移自由度的测量误差均小于0.07 mm,测量角度小于10°时,偏航角和滚转角的测量误差均小于0.2°。

关键词：测量数字图像相关法位姿估计六自由度

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数字图像相关法在点焊接头失效模拟中的应用

热加工工艺 2018年第3期47卷 186-189页

作者：贺地求林俊渊赖瑞林杨传平中南大学机电工程学院

使用基于数字图像相关法（DIC）的ARAMIS系统测定了HSLA420低合金高强钢的拉伸性能及真实应力-应变曲线,并对HSLA420点焊接头进行了拉剪试验,通过ARAMIS系统得到了拉剪过程中点焊接头的应变。根据得到的HSLA420钢测试结果建立了HSLA420... 详细信息

使用基于数字图像相关法（DIC）的ARAMIS系统测定了HSLA420低合金高强钢的拉伸性能及真实应力-应变曲线,并对HSLA420点焊接头进行了拉剪试验,通过ARAMIS系统得到了拉剪过程中点焊接头的应变。根据得到的HSLA420钢测试结果建立了HSLA420钢的点焊接头模拟模型,对点焊接头的拉剪过程进行了模拟。结果表明：受载侧靠近热影响区的母材区是HSLA420点焊接头的薄弱区域。模拟结果显示该位置的主应变及应力三轴度都最大,这为单元的断裂失效提供了有利条件。数值模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词：数字图像相关法点焊低合金高强钢失效数值模拟

数字图像相关法在汽车门饰板低温气囊点爆试验中的应用

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理化检验（物理分册） 2023年第5期59卷 25-29页

作者：王彩梅泛亚汽车技术中心有限公司上海201201

采用数字图像相关法对汽车门饰板在低温气囊点爆试验时的变形情况进行测试,绘制了材料在不同应变速率下的应变曲线,建立了气囊点爆时零件的位移及应变的实际图像与仿真分析结果的关联,并输出与仿真网格结点相对应的数据。结果表明:非接... 详细信息

采用数字图像相关法对汽车门饰板在低温气囊点爆试验时的变形情况进行测试,绘制了材料在不同应变速率下的应变曲线,建立了气囊点爆时零件的位移及应变的实际图像与仿真分析结果的关联,并输出与仿真网格结点相对应的数据。结果表明:非接触式数字图像相关法既可以获得汽车门饰板材料不同应变速率下的应变曲线,又可以获得气囊点爆时高速碰撞产生的三维变形云图及数据。按照仿真网格要求划分云图,并且对齐点爆时间和坐标,输出的云图数据能够与仿真分析结果的数值进行逐点比对,可以清晰地了解仿真分析结果与实际试验结果的误差,为进一步优化仿真模型提供数据支持。

关键词：数字图像相关法汽车门饰板低温气囊点爆位移应变

基于边缘检测和数字图像相关法的疲劳裂纹长度测量方法

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兵工学报 2022年第4期43卷 940-951页

作者：黄心畏单晓锋高红俐王晨浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310023

针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关(DIC)技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图... 详细信息

针对先进高强钢板存在的显著裂纹闭合现象导致裂纹闭合段难以检测问题,提出一种基于边缘检测和数字图像相关(DIC)技术相结合的疲劳裂纹长度高精度动态测量方法。使用两个相机分别拍摄疲劳裂纹扩展试验过程中裂纹试件两面的裂纹和散斑图像,并对图像进行处理来测量裂纹长度,可检测到传统灰度边缘检测无法检测到的裂纹闭合段,从而提高测量精度。通过灰度边缘检测在裂纹图像中得到裂纹扩展路径,并对裂纹尖端进行初定位,结合模板匹配将裂纹路径坐标映射到散斑图像中,并在裂纹初尖端延伸段布置虚拟引伸计,利用DIC技术求得虚拟引伸计张开量。拟合引伸计张量- 位置曲线,分析曲线特征得到疲劳裂纹尖端亚像素精度横坐标,进而精确计算出裂纹长度。将边缘检测法、该方法、测量显微镜测量得到的结果进行对比,结果表明,该方法在测量精度上有显著优势,可有效检测出裂纹闭合段,测量精度可达8 μm。

关键词：疲劳裂纹裂纹长度测量边缘检测数字图像相关法裂纹闭合虚拟引伸计

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数字图像相关法的关键技术研究

数字图像相关法的关键技术研究

作者：张武西安建筑科技大学

学位级别：硕士

数字图像相关法是上世纪八十年代发展起来的一种无接触式的光学测量方法。近些年来,各国的研究者在它的计算速度、测量精度、测量环境等都有了不同程度的研究进展。但是无论是二维还是三维的数字图像相关法都存在一定的问题,在二维中进... 详细信息

数字图像相关法是上世纪八十年代发展起来的一种无接触式的光学测量方法。近些年来,各国的研究者在它的计算速度、测量精度、测量环境等都有了不同程度的研究进展。但是无论是二维还是三维的数字图像相关法都存在一定的问题,在二维中进行变形场测量时会因为算法本身和周围环境因素的影响导致测量结果精度和效率的降低;三维中,由于其发展时间较短,其理论研究不是很完善,而且相比较二维来说增加一个维度,其计算量急剧增长,会影响测量结果的计算效率。因此,本文将针对数字图像相关法（二维和三维）的计算效率和测量精度进行深入的研究,研究内容如下:（1）二维数字图像相关法方面,本文首先对其中的相关函数、变形初值估计和亚像素搜索算法等关键技术进行了深入分析和研究,然后,提出一种基于天牛须算法的初值估计,快速求取整像素位移,提高计算效率,为下一步的亚像素搜索算法提供准确的位移初值。（2）三维数字图像相关法方面,由于在测量物体内部三维变形场时,在整体素和亚体素的两个搜索阶段,都需要使用相关函数来评价变形前后子体块的灰度分布相似程度,传统的相关函数在计算子体块的灰度分布相似程度时,会无法区分在不同位置的子体块,这与实际情况不符。因此,本文将权重函数引入到相关函数中,提出一种带权重因子相关函数的三维数字图像相关算法,该方法可以区分在不同位置的子体块,进而获得变形前后的位移场。（3）在上述改进的理论基础上,将二维数字图像相关法中提出的天牛须算法与其他同类型的算法进行了数字散斑对比实验。结果表明,本文提出的算法相比较其他算法可以快速准确地找到整像素位移。使用数字图像相关法获取了单轴压缩试验下混凝土试件的应变场并分析了单轴压缩下试件裂纹起裂、扩展及破坏模式。使用二维数字图像相关法对在振动环境和各种光强下的混凝土试件进行了位移场的测量,结果表明,这些因素会影响数字图像相关法的测量精度,本文提出了降低这些影响因素的解决思路。对提出的新的三维数字图像相关法,在计算机上进行了计算机可控散斑实验,取得了良好的测量结果。

关键词：数字图像相关法天牛须算法相关函数权重函数

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数字图像相关法在材料拉伸试验中的应用

激光杂志 2017年第7期38卷 81-84页

作者：石亮李慧娟张鹭王俊涛中国航空综合技术研究所北京100028

数字图像相关法是基于计算机视觉技术的一种非接触全场应变测量技术,为了研究该方法在材料拉伸试验中的应用,设计完成了板型试样的拉伸试验,分别采用数字图像相关法和传统引伸计方法对钛合金拉伸试样的应变进行测量,同时考查了加载速率... 详细信息

数字图像相关法是基于计算机视觉技术的一种非接触全场应变测量技术,为了研究该方法在材料拉伸试验中的应用,设计完成了板型试样的拉伸试验,分别采用数字图像相关法和传统引伸计方法对钛合金拉伸试样的应变进行测量,同时考查了加载速率对材料弹性模量测量结果的影响。结果表明,不同加载速率对材料弹性模量的测量结果影响较小,本文的测量结果与材料手册中数据的误差在3%以内,数字图像相关法与引伸计的测量结果具有可比性,测量结果十分接近,且数字图像相关法具有全场、非接触、显示直观的优点,表明该方法在工程中具有较好的应用前景。

关键词：数字图像相关法应变测量引伸计拉伸试验

数字图像相关法在桥梁伸缩缝监测预警中的应用

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中国安全科学学报 2018年第S2期28卷 171-175页

作者：高少强刘利生杨新伟石家庄铁路职业技术学院国际交通学院国家铁路局工程质量监督中心

为了提高桥梁伸缩缝的监测水平,引入数字图像相关法,监测运营状态下的桥梁伸缩缝的变化情况,选择河北某大桥为试验对象,利电荷耦合装置(CCD)摄像机拍摄下该桥运营状态下伸缩缝的图像,进一步,将图像输入分析软件中,得到伸缩缝的位移信息... 详细信息

为了提高桥梁伸缩缝的监测水平,引入数字图像相关法,监测运营状态下的桥梁伸缩缝的变化情况,选择河北某大桥为试验对象,利电荷耦合装置(CCD)摄像机拍摄下该桥运营状态下伸缩缝的图像,进一步,将图像输入分析软件中,得到伸缩缝的位移信息;再利用均值控制法分析该伸缩缝的位移状况,判定该桥的安全状态。结果表明:利用数字图像相关法监测工作状态下的桥梁伸缩缝,可实现远程控制,节约了成本,提高了效率,而且不影响桥梁的正常运营。

关键词：桥梁伸缩缝数字图像相关法位移监测电荷耦合装置(CCD)相机

基于数字图像相关法的纱线和织物微观变形测量

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纺织学报 2022年第11期43卷 52-58页

作者：王铭亮张慧乐岳晓丽陈慧敏东华大学机械工程学院上海201620 电子科技大学长三角研究院(湖州) 浙江湖州313000

为连续、精确地测量纱线和织物组织单元的拉伸变形量,结合数字图像相关法(DIC),提出一种微观尺度下的单轴拉伸变形测量方法。首先选取4种织物,从织物中抽取纱线、裁剪织物试样,并制作合理的散斑。然后对纱线和织物试样分别进行单轴拉伸... 详细信息

为连续、精确地测量纱线和织物组织单元的拉伸变形量,结合数字图像相关法(DIC),提出一种微观尺度下的单轴拉伸变形测量方法。首先选取4种织物,从织物中抽取纱线、裁剪织物试样,并制作合理的散斑。然后对纱线和织物试样分别进行单轴拉伸实验并用相机记录整个过程。最后在DIC测试软件中添加引伸计,计算拉伸过程中单纱分段线应变以及织物单元结构在经、纬方向上的线应变。结果表明:单纱拉伸过程中,各处线应变增长速率不同;织物微小变形下内部结构呈非均匀变形,其中纬编针织物线圈变形不均匀性更为明显。基于DIC的微观变形测量方法揭示了纱线和织物生产、应用中的微量变形规律,为智能可穿戴电子纺织品的设计与应用提供指导。

关键词：数字图像相关法微观尺度线应变测量纺织品检测