一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法
2023-06-29 04:10:21
一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法
【專利摘要】本發明基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，重點運用圖像相關方法，結合基於基準面的測量方法實現試樣的高速高精度測量。採用1.基於圖像相關的整像素定位；2.基於二維曲面擬合的亞像素定位；3.基於基準面的圖像映射定位；三者有機結合，構成整個方法的主體。本發明的有益效果是：由於採用了簡化的數字圖像相關方法結合基準平面映射方法，避免對試樣標記，簡化操作流程的同時，提高了試樣形變的測量速度與精度，提高了該系統的實用性。
【專利說明】一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於數字圖像測量材料形變領域，具體而言，涉及一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法。
【背景技術】
[0002]目前根據視頻引伸計的現狀可以將對試樣形變進行測量主要可以分為三種方式也即夾持標記物，標記法以及依據試樣本身的紋理特性測量方法。
[0003]目前而言，科研與產品領域在試樣表面加持標記物的方法比較普遍，結合圖像邊緣方法，可以獲得清晰高對比度的試樣圖像並進而通過標記物的位移實現對試樣形變的測量，圖像幹擾小，處理速度快，但是考慮到標記物之間的形變並不能真正代表試樣本身的形變，且加持本身給工作人員帶來不少工序，人工標記點逐漸應運而生，通過在試樣表面標記高對比度的標記點來實現形變測量，然而標記點一方面會增加操作複雜性，另一方面對於標記點本身的要求也相對高，在材料拉伸的過程中標記點本身也會發生形變，導致跟蹤精度下降。
【發明內容】
[0004]為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，它在保證實驗精度的基礎上簡化操作者的操作過程，同時大大提高了試驗精度。
[0005]本發明是通過以下措施實現的:
[0006]本發明的一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1，對待測試件拍攝初始圖像，並在初始圖像上的初始標距兩端選定兩個參考區域；
[0008]步驟2，連續採集圖像，並以上一幅圖像的中心為中心向四周擴展一個像素作為感興趣區域，在感興趣區域內遍歷，用加權相關算法確定與參考區域最相似的參考子區域的整像素點位置；
[0009]步驟3，將上述步驟中確定的整像素點作為下一幅圖像的感興趣區域中心，並結合其周圍點的加權相關係數作二維曲面擬合，曲面極值點的位置確定為參考子區域在被測平面中的亞像素位置；
[0010]步驟4，將上述步驟中確定的亞像素位置轉換成絕對坐標，並映射到物理基準平面中；
[0011]步驟5，重複步驟2。
[0012]在步驟4中，首先採用相機固定靶標標定方法，對標定靶標上的特徵點進行提取存儲為基準網格點，並據此通過被測點與周圍基準網格點之間的仿射比例運算確定被測點在基準網格點上的絕對位置；然後基於三角形面積的仿射原理，將被測點在基準網格點上的絕對位置轉換到物理基準平面的絕對坐標。
[0013]在步驟2中，採用的加權相關算法為引入加權因子的歸一化互相關函數，其中權重因子符合近似正態分布，且對應像素點處的權重值與像素點距離參考子區域中心距離的
指數次方相關，計算式為:
[0014]
【權利要求】
1.一種基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1，對待測試件拍攝初始圖像，並在初始圖像上的初始標距兩端選定兩個參考區域； 步驟2，連續採集圖像，並以上一幅圖像的中心為中心向四周擴展一個像素作為感興趣區域，在感興趣區域內遍歷，用加權相關算法確定與參考區域最相似的參考子區域的整像素點位置； 步驟3，將上述步驟中確定的整像素點作為下一幅圖像的感興趣區域中心，並結合其周圍點的加權相關係數作二維曲面擬合，曲面極值點的位置確定為參考子區域在被測平面中的亞像素位置； 步驟4，將上述步驟中確定的亞像素位置轉換成絕對坐標，並映射到物理基準平面中； 步驟5，重複步驟2。
2.根據權利要求1所述基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，其特徵在於:在步驟4中，首先採用相機固定靶標標定方法，對標定靶標上的特徵點進行提取存儲為基準網格點，並據此通過被測點與周圍基準網格點之間的仿射比例運算確定被測點在基準網格點上的絕對位置；然後基於三角形面積的仿射原理，將被測點在基準網格點上的絕對位置轉換到物理基準平面的絕對坐標。
3.根據權利要求1所述基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，其特徵在於:在步驟2中，採用的加權相關算法為引入加權因子的歸一化互相關函數，其中權重因子符合近似正態分布，且對應像素點處的權重值與像素點距離參考子區域中心距離的指數次方相關，計算式為:
4.根據權利要求1所述基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，其特徵在於:在步驟3中，其中二維曲面擬合的表達式為:
f U，y) =P1+P2gx+P3gy+P4*x2+P5*x*y+P6*y2 ；p 為二項式係數； 曲面極值點的坐標(Xp，yp)滿足以下條件:
5.根據權利要求1所述基於數字圖像相關的拉伸試樣形變測量方法，其特徵在於:在步驟I中選定的參考區域為41*41pixel。
【文檔編號】G01N3/06GK103913375SQ201410158806
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年2月14日
【發明者】劉維平 申請人:濟南時代試金試驗機有限公司