[發明專利]一種獲取物體變形量的數字圖像分析方法

有效

• 申請號: 201410448654.0
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104200474B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 何玉明;葛慧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于工程測量領域，更具體地，涉及一種獲取物體變形量的數字圖像分析方法。

背景技術

測量材料的結構變形從而得到其力學性能一直是廣大力學工作者所關心的重要課題。在材料的力學行為實驗中通常將材料做成標準試樣，再借助引伸計獲取試樣變形，根據材料變形可計算出材料的力學性能。早期使用機械杠桿式引伸計，現在通常用應變式引伸計，應變式引伸計上的敏感變形元件是由彈性材料制成的懸臂梁，該懸臂梁的自由端為一刀口，工作時其與被測件緊密固定，梁上粘有測量變形的應變片。

以上采用應變片的接觸式測量方法存在如下問題：在一些織物，塑料等柔性材料上無法采用引伸計的測量方式；在高溫高壓等惡劣環境下，常規的應變片根本無法適應惡劣的使用環境，且高溫會使構件發生蠕變，即使采用高溫電阻應變計也會因受到高溫影響可無法準確測量；引伸計上的懸臂梁刀口會因長久使用變鈍，從而導致接觸力下降而造成測試誤差；對于測試橡膠這類大變形材料或金屬斷裂疲勞試驗中，引伸計懸臂梁刀口會因為材料斷裂時震動和沖擊而嚴重損壞；對于一些微小試件時，沒有合適標距的引伸計而無法測得變形。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種獲取物體變形量的數字圖像分析方法，其目的在于獲取物體由于自身變形造成的位移量，無需接觸構件，不對構件造成破壞，采用圖像處理技術分析物體變形，可快速獲取結果，由此解決目前方法中需要接觸物體表面或者處理步驟耗費時間長的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種獲取物體變形量的數字圖像分析方法，用于獲取物體由于自身變形造成的位移量，表面位移量即為物體由于變形或者移動造成的質點間的相對移動距離，其特征在于，包含以下步驟：

S1：利用拍照設備在同一位置拍攝同一物體變形前后的兩幅圖像，且該兩幅圖像至少包括該物體的至少一個相同部分；

S2：在所述兩幅圖像中同一物體相同部分的區域內分別隨機選取一個分析區域，該兩個分析區域的形狀和包含的像素數量均相同，并且該兩個區域在圖像中像素的起始坐標和像素的終點坐標也分別相同；

S3：分別對所述步驟S2中兩個區域內的所述像素點的灰度值進行快速傅里葉變換，分別得到表示物體變形前的第一變換結果和表示物體變形后的第二變換結果，由于物體變形后圖像相對于變形前圖像改變了變形造成的位移量，所以第二變換結果就是第一變化結果與位移量的函數；將第二變換結果乘以一個角度變量，進一步得到第三變換結果，將所述第一變換結果和所述第三變換結果相加，以得到換算結果，所述換算結果為矩陣，對該矩陣進行共軛相乘處理，得到關于變形前圖像的所述分析區域內像素點的灰度值、變形造成的位移量以及所述角度變量的函數；

S4：分別計算所述角度變量取第一定值時得到的第一函數、角度變量取第二定值時得到的第二函數、角度變量取第三定值時得到的第三函數以及角度變量取第四定值時得到的第四函數；

S5：對所述步驟S4中的第一函數，第二函數，第三函數以及第四函數進行數學處理，以抵消掉物體變形前圖像的灰度值在頻域中共軛相乘所引起的一個系數，從而得到第五函數；

S6：對所述第五函數進行傅里葉變換，得到包含變形造成的位移量的脈沖函數，計算獲得該脈沖函數中最高脈沖點的位置，該位置的坐標即為物體變形造成的位移量。

進一步的，所述步驟S4中第一定值、第二定值、第三定值以及第四定值分別為0、π/2、π以及3π/2。

進一步的，所述步驟S5中獲得的第五函數I₅如下所示：