[發明專利]一種基于反向映射法的變形散斑生成方法

在審

• 申請號: 201510817563.4
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105469398A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 沈峘;張佩澤;沈翔
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T11/40
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種基于反向映射法的變形散斑生成方法，首先，利用隨機生成的散斑顆粒疊加生成參考圖像，則散斑圖中各像素點位置灰度已知。形函數描述的是變形前后對應像素點的位置，現對形函數做反變換，即(x,y)＝F(x',y')，則已知變形后(x',y')，可求得變形前(x,y)。而整像素位置的變形前位置點的灰度值已由散斑顆粒灰度疊加產生，將變形前位置的灰度值提取出來填充到變形后對應位置處，則可生成一幅變形后散斑圖，該散斑圖生成過程簡單，符合實際實驗的變形要求。

技術領域：

本發明涉及一種基于反向映射法的變形散斑生成方法，其屬于數字圖像相關領域。

背景技術：

數字圖像相關法(DIC)，以試件表面自然紋理或人工散斑為特征，將材料變形問題轉化為材料表面變形前后圖像中特征點的匹配搜索問題。該方法具有測量精度高、非接觸、全場變形測量、實驗臺架搭建容易等特點，因而被廣泛地應用在實驗力學中以分析材料的變形特性。

為了提高數字圖像相關方法的測量精度，需對影響算法的因素，如子區大小、形函數階次、亞像素插值方法、收斂條件等進行分析。由于實際實驗時，不可避免地會引入鏡頭畸變、相機噪聲、光源波動等誤差，并且實際實驗的真實變形不可知，因此真實變形可控、無噪聲干擾的仿真散斑圖得到廣泛地應用。生成仿真散斑圖的方法很多，Schreier等利用FFT變換，在頻域中進行計算，從而產生變形圖像；Orteu等根據Perlin的相干噪聲函數，生成符合真實實驗變形狀態的仿真散斑圖；Peng Zhou、潘兵等利用高斯隨機散斑場疊加生成參考圖像，后再根據形函數移動高斯隨機散斑的中心，并疊加得到變形后圖像。前兩種方式生成的散斑圖誤差小，且更符合實際變形狀態，但實現較為困難；后一種方法生成散斑圖的公式明確，編程簡單，但生成變形圖像時本身引入誤差，在仿真得到較大變形時計算誤差尤為明顯。

變形參數可控的模擬散斑圖為分析各類因素對DIC計算精度的影響提供手段。而現有制備模擬散斑圖的方法存在一些不足，如生成變形后散斑圖時系統誤差較大、生成方法復雜、難編程實現等等。

因此，需要一種新的變形散斑生成方法以解決上述問題。

發明內容：

本發明針對現有技術的問題，提供一種基于反向映射法的變形散斑生成方法。

本發明采用如下技術方案：一種基于反向映射法的變形散斑生成方法，其包括以下步驟：

1)、隨機生成K個散斑顆粒，其中，第i個散斑顆粒的中心位置的坐標和亮度分別為(xi,yi)和fi，其中，fi的范圍為[0,255]，其中，1≤i≤K；

2)、形函數(x',y')＝F(x,y)的反函數為：(x,y)＝F-1(x',y')，(x,y)為變形前散斑圖像中的點坐標，(x',y')為(x,y)在變形后散斑圖像中的對應點坐標，即利用變形后散斑圖像中的點坐標(x',y')求得變形前散斑圖像中的點坐標(x,y)；

3)、變形前的散斑圖像與變形后的散斑圖像中對應點的亮度值滿足：

g(x',y')＝f(x,y)

其中，g(x',y')表示變形后散斑圖像中的點(x',y')處的亮度值，利用隨機生成的散斑顆粒得到變形前散斑圖像中各點的亮度：