基于迭代的變形分析算法


1.63萬字 43頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)

摘要
數(shù)字圖像相關(guān)法是根據(jù)物體變形前后的散斑場的互相關(guān)性來獲取物體的位移和變形的，它以其非接觸全場測量和測量系統(tǒng)簡單，數(shù)據(jù)采集方便，環(huán)境要求低的特點已經(jīng)越來越廣泛的被應(yīng)用于位移和變形測量中。
本文對數(shù)字圖像相關(guān)方法的原理和步驟進行了介紹，包括位移模式的選擇，相關(guān)系數(shù)的計算，搜索方法的選擇。本文介紹了兩種獲取亞像素位移的相關(guān)搜索算法，牛頓迭代法和曲面擬合法。牛頓迭代法先通過一維窗口平移搜索獲得整像素位移作為初始值，對灰度矩陣進行二次多項式插值獲得亞像素點灰度值，再通過牛頓迭代法的迭代式逐步修正初始值，曲面擬合法是將搜索到的整像素位移點和其周圍的點的相關(guān)系數(shù)用最小二乘法進行曲面擬合，來獲得相關(guān)系數(shù)極值點坐標(biāo)即所求變形后的目標(biāo)位置。牛頓迭代法和曲面擬合法都可以獲得代表試件位移特征的特征區(qū)域的位移場，而應(yīng)變場可以通過牛頓迭代法直接計算得到，也可以通過對位移場進行求導(dǎo)獲得位移導(dǎo)數(shù)。
本文也用計算機模擬生成的散斑圖驗證對比牛頓迭代法和曲面擬合法的計算精度，分析子區(qū)的大小對計算精度的影響，以及不同計算方法所得到的應(yīng)變場的精度的差異。實驗證明牛頓迭代法計算精度高，但是計算時間長，子區(qū)大小不能選擇過小，否則計算誤差太大，對位移進行擬合或者差分來求導(dǎo)獲得變形參數(shù)能有效提高計算精度。



關(guān)鍵字：數(shù)字圖像相關(guān)；牛頓迭代法；曲面擬合法；精度；位移；應(yīng)變