[發明專利]一種基于二維數字圖像相關法的試件質量檢測方法

有效

• 申請號: 202110362581.3
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113012143B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 祿盛;羅兆杰;馬瑩;鄧聰穎;陳翔;趙洋;樸昌浩
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/80;G06T5/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本發明屬于光測力學領域，具體涉及一種基于二維數字圖像相關法的試件質量檢測方法，該方法包括：獲取被測試件的散斑點，以試件中心點為坐標原點，建立空間坐標系；將試件表面的空間散斑點映射為平面散斑點；向被測試件施加軸向拉伸力，采集試件形變后的表面散斑圖；將試件形變后的表面散斑圖中的各個空間散斑點映射為平面散斑點；采用反向組合高斯牛頓算法對試件形變前的映射平面散斑點和試件形變后的映射平面散斑點進行處理，得到試件表面變形測量結果；本發明提出的空間坐標點向平面坐標點映射的方法，不僅保證原坐標系和新坐標系之間一一對應的映射關系，而且計算量小、編程易于實現。

技術領域

本發明屬于光測力學領域，具體涉及一種基于二維數字圖像相關法的試件質量檢測方法。

背景技術

數字圖像相關法(Digital image correlation,DIC)是一種基于數字圖像處理技術的光測力學方法，通過形函數對變形前和變形后的圖像子區進行相關搜索和計算來獲取目標區域中每個點發生的位移，因其只依賴于簡單的測試環境、能夠獲得全場變形信息等優點，目前DIC已成功應用于多個不同的領域。

目前，二維的DIC技術在計算精度、搜索速度方面具有很好的效果，然而在生產過程中僅依靠二維的DIC技術是無法滿足工業測量需求的，如在曲面試件表面變形的全場測量中，只能使用三維的DIC技術才能實現，但是三維的DIC技術在計算精度、搜索速度方面還有待提高。目前針對三維的DIC測全場變形，更多的是使用三維重構技術，要求至少使用兩個相機從不同的角度采集不同形變時刻的散斑圖，而三維DIC對實驗環境提出了更高的要求，同時操作也更加的繁雜，計算量也明顯的增加，如何提高三維DIC測量全場變形的實時性，也是當前亟待解決的問題。然而對于一些規則的曲面試件，其表面變形的全場測量除了使用三維DIC技術實現外，還可以利用坐標映射結合成熟的二維DIC技術實現其表面變形的全場測量，因此亟需一種坐標映射的方法將空間曲面坐標點映射為平面坐標點。

發明內容

為解決以上現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于二維數字圖像相關法的試件質量檢測方法，該方法包括：

S1：向被測器件表面隨機制作散斑點，將該散斑點作為位置信息載體；

S2：將試件的橫截面中心點作為坐標原點，建立空間坐標系，記錄所有散斑點在空間坐標系中的位置坐標；

S3：將試件表面的空間散斑點映射為平面散斑點，得到試件變形前映射平面散斑圖；

S4：將圖像采集設備固定在指定位置，采用張正友標定法對采集設備進行標定，確定畸變系數，根據畸變系數對圖像進行畸變校正；

S5：根據畸變校正后的圖像向被測試件施加軸向拉伸力，采集試件形變后的表面散斑圖；

S6：將試件形變后的表面散斑圖中的各個空間散斑點映射為平面散斑點，得到試件形變后的映射平面散斑圖；

S7：采用反向組合高斯牛頓算法對試件形變前的映射平面散斑圖和試件形變后的映射平面散斑圖進行處理，得到試件表面變形測量結果；

S8：根據試件表面變形測量結果判斷被測器件的質量。

優選的，將試件表面的空間散斑點映射為平面散斑點的過程包括：將原空間坐標點投影到XOY平面中；將空間點P_x0(R,0,0)作為映射后平面坐標的原點O(0,0)，各投影點至點P_x0的弧長作為映射后平面坐標的x坐標，原空間坐標系下的z坐標作為映射后平面坐標的y坐標；在原坐標系和新坐標系各個點之間一一對應的映射關系下將各個空間散斑點映射到平面坐標系中，得到平面散斑點，根據平面散斑點構建試件變形前映射平面散斑圖。

優選的，將圖像采集設備固定的位置為該設備采集的圖像與空間坐標系的YOZ平面平行，且試件表面散斑點成像于像素坐標系中。

優選的，采用張正友標定法對采集設備進行定標的過程包括：