[發明專利]大幅面散斑全場應變測量方法

有效

• 申請號: 201310436427.1
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103542815A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 梁晉;胡浩;唐正宗
• 申請（專利權）人: 西安新拓三維光測科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種大幅面散斑全場應變測量方法，其特征在于，包括下述步驟：

第一步，散斑制備：采用黑、白兩色啞光漆和噴涂模板在大幅面待測工件表面的測量區域進行散斑印制；

第二步，設置種子標記：在待測工件表面的散斑制備區域，繪制一個或多個標記；

第三步，雙目相機標定：從不同方位拍攝標定架，獲取標定架的標定圖像，根據標定圖像進行像機標定計算，得到兩攝像機準確的位置關系，包括兩攝像機的內部參數、外部參數以及鏡頭畸變參數，以作為第六步散斑應變計算的數據；

第四步，圖像采集：使用兩個像機對被測工件的變形狀態進行連續同步拍攝，獲取所被測工件在變形過程的序列圖像；

第五步，選定種子點：選取一個變形狀態下的被測工件的圖像作為基礎狀態，在基礎狀態中的左相機圖像標出計算區域并劃分成多個方形的面片；然后選取其中一個包含第二步中繪制的所述一個或多個標記的面片作為第六步散斑應變計算的種子點；

第六步，散斑應變計算：根據第三步的相機標定結果和第四步所采集的序列變形圖像，基于數字圖像相關算法計算被測表面的全場應變。

2.根據權利要求1所述的大幅面散斑全場應變測量方法，其中，所述第一步制備的散斑優選地滿足：a)隨機分布；b)對比度大于預定閾值；c)散斑制備范圍大于所測量變形區域。

3.根據權利要求1所述的大幅面散斑全場應變測量方法，其中，所述第四步中獲取的序列圖像優選地滿足：a)每個變形狀態中的左右相機圖像為同一時刻下的圖像信息；b)每個變形狀態中的左右相機圖像中均包含所要測量的變形區域；c)圖像中散斑區域對比明顯，即對比度大于預定閾值。

4.根據權利要求1所述的大幅面散斑全場應變測量方法，其中，所述第五步中，選定種子點具體包括：

首先，以基礎狀態中的種子點坐標為基準，將其投影到各個變形狀態的左相機圖像中，以投影點作為初值，根據預先設定的變形閾值，在以該投影點為中心、以變形閾值為邊長的一個正方形區域內進行起始點的相關匹配，即以該區域內根據相關公式進行相關計算結果最小的一個點作為起始點在該狀態下的對應種子點；

然后，根據各個變形狀態中左相機圖像中的種子點坐標，利用外極線法在相同狀態的右相機圖像的外極線上進行種子點搜索，保存最后的匹配結果。

5.根據權利要求4所述的大幅面散斑全場應變測量方法，其中，所述相關公式為：

S={ΣΣ[(f-<f>)•(g-<g>)]}2ΣΣ(f-<f>)2•ΣΣ(g-<g>)2---(1)]]>

其中S為相關系數，用于衡量兩個圖像子區匹配的相似程度，f為參考圖像子區中某一點(x_i，y_j)處的灰度值，g為匹配圖像子區中某一點處的灰度值；<f>和<g>分別為兩個圖像子區的平均灰度。

6.根據權利要求1所述的大幅面散斑全場應變測量方法，其中，所述第六步具體為：

(1)使用散斑相關算法和相關搜索算法進行散斑匹配：首先根據基礎狀態中左相機圖像中的各個搜索窗口信息在其他變形狀態中進行散斑匹配，然后以各個狀態中的左相機圖像中的散斑匹配結果為模板在其各自狀態的右相機圖像中進行散斑匹配，其中，假設像素灰度受到獨立同分布的噪聲干擾，則參考圖像子區與待匹配圖像子區間的相似程度通過下式衡量：

CSSD(p)=Σi=1N[f(xi,yi)-r0-r1*g(xi′,yi′)]2---(2)]]>

式中，N為圖像子區中的像素點個數，f(x_i，y_i)和分別為參考圖像和待匹配圖像子區中點(x_i，y_i)和的灰度值，r₀，r₁為用于補償由于光照引起的灰度差異的系數；

(2)根據第三步的相機標定結果和由(1)得到的散斑匹配結果，將左右相機圖像中的對應散斑進行三維重建，獲得變形區域的三維空間信息；

(3)根據三維重建結果，利用每個三維點周圍相鄰的點計算三維點處的應變。