基于迭代的变形分析算法.doc

基于迭代的变形分析算法


1.63万字 43页 原创作品，通过查重系统

摘要
数字图像相关法是根据物体变形前后的散斑场的互相关性来获取物体的位移和变形的，它以其非接触全场测量和测量系统简单，数据采集方便，环境要求低的特点已经越来越广泛的被应用于位移和变形测量中。
本文对数字图像相关方法的原理和步骤进行了介绍，包括位移模式的选择，相关系数的计算，搜索方法的选择。本文介绍了两种获取亚像素位移的相关搜索算法，牛顿迭代法和曲面拟合法。牛顿迭代法先通过一维窗口平移搜索获得整像素位移作为初始值，对灰度矩阵进行二次多项式插值获得亚像素点灰度值，再通过牛顿迭代法的迭代式逐步修正初始值，曲面拟合法是将搜索到的整像素位移点和其周围的点的相关系数用最小二乘法进行曲面拟合，来获得相关系数极值点坐标即所求变形后的目标位置。牛顿迭代法和曲面拟合法都可以获得代表试件位移特征的特征区域的位移场，而应变场可以通过牛顿迭代法直接计算得到，也可以通过对位移场进行求导获得位移导数。
本文也用计算机模拟生成的散斑图验证对比牛顿迭代法和曲面拟合法的计算精度，分析子区的大小对计算精度的影响，以及不同计算方法所得到的应变场的精度的差异。实验证明牛顿迭代法计算精度高，但是计算时间长，子区大小不能选择过小，否则计算误差太大，对位移进行拟合或者差分来求导获得变形参数能有效提高计算精度。



关键字：数字图像相关；牛顿迭代法；曲面拟合法；精度；位移；应变