航空材料高速应变的数字图像相关法检测技术研究

【类型】学位论文

【作者】舒挽 

【关键词】 高速应变检测 数字图像相关法 双目立体视觉 高速摄影 三维应变场

【摘要】航空材料的高速应变特性是研究航空材料的重要指标，它直接关系到航空材料的冲击、振动等力学性能。传统的接触式测量，如应变片电测法，测量量程小且单个应变片只能进行单点单维度的测量，而传统的高速摄影技术也只能够对高速变形进行定性的分析和研究。本论文将数字图像相关方法和高速摄影技术相结合，提出并实现了高速变形的三维全场应变测量方法。与低速相机相比较，该方法解决了高速摄影中存在图像模糊，镜头畸变大，图像处理数据量大等问题。本论文的主要研究内容和成果如下：针对高速摄影技术中存在的图像畸变较大的问题，在深入研究高速相机的镜头和成像的畸变原理的基础上，建立了高速相机的成像数学模型，最终提出了一种基于摄影测量的高速相机的柔性自标定方法，实验结果表明，该标定方法标定重投影误差小于0.05像素。针对高速摄影图像质量差的问题，研究改进了图像相关性计算算法。确定了单峰性良好有利于相关搜索的相关系数的计算公式，提出了采用曲面拟合方法进行亚像素搜索的相关搜索方法，改进了相关区域校正和散斑图案光照不均匀校正等图像处理算法，提高了散斑相关性计算匹配精度。针对了高速摄影中图像数据巨大而导致的应变变测量速度慢的问题，利用改进的数字图像相关方法实现了高速相机数字散斑图像的自动化处理，研究实现了散斑特征的自动识别算法、散斑图像相关搜索匹配算法以及散斑特征的自动跟踪算法，最终大大提升了图像处理的效率、提高了图像匹配精度。本论文研究成果已经成功应用于中航工业飞机强度研究所的航空材料的高速冲击性能研究分析，并在飞机“鸟撞”模拟实验中高速冲击应变检测方面取得较为理想效果。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西安交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】梁晋

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