一種基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法
【專利摘要】本發(fā)明基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，重點(diǎn)運(yùn)用圖像相關(guān)方法，結(jié)合基于基準(zhǔn)面的測量方法實(shí)現(xiàn)試樣的高速高精度測量。采用1.基于圖像相關(guān)的整像素定位；2.基于二維曲面擬合的亞像素定位；3.基于基準(zhǔn)面的圖像映射定位；三者有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成整個方法的主體。本發(fā)明的有益效果是：由于采用了簡化的數(shù)字圖像相關(guān)方法結(jié)合基準(zhǔn)平面映射方法，避免對試樣標(biāo)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(tǒng)的實(shí)用性。
【專利說明】一種基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字圖像測量材料形變領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前根據(jù)視頻引伸計的現(xiàn)狀可以將對試樣形變進(jìn)行測量主要可以分為三種方式也即夾持標(biāo)記物，標(biāo)記法以及依據(jù)試樣本身的紋理特性測量方法。
[0003]目前而言，科研與產(chǎn)品領(lǐng)域在試樣表面加持標(biāo)記物的方法比較普遍，結(jié)合圖像邊緣方法，可以獲得清晰高對比度的試樣圖像并進(jìn)而通過標(biāo)記物的位移實(shí)現(xiàn)對試樣形變的測量，圖像干擾小，處理速度快，但是考慮到標(biāo)記物之間的形變并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(biāo)記點(diǎn)逐漸應(yīng)運(yùn)而生，通過在試樣表面標(biāo)記高對比度的標(biāo)記點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)形變測量，然而標(biāo)記點(diǎn)一方面會增加操作復(fù)雜性，另一方面對于標(biāo)記點(diǎn)本身的要求也相對高，在材料拉伸的過程中標(biāo)記點(diǎn)本身也會發(fā)生形變，導(dǎo)致跟蹤精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，它在保證實(shí)驗(yàn)精度的基礎(chǔ)上簡化操作者的操作過程，同時大大提高了試驗(yàn)精度。
[0005]本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的一種基于數(shù)字圖像相關(guān)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，并在初始圖像上的初始標(biāo)距兩端選定兩個參考區(qū)域；
[0008]步驟2，連續(xù)采集圖像，并以上一幅圖像的中心為中心向四周擴(kuò)展一個像素作為感興趣區(qū)域，在感興趣區(qū)域內(nèi)遍歷，用加權(quán)相關(guān)算法確定與參考區(qū)域最相似的參考子區(qū)域的整像素點(diǎn)位置；
[0009]步驟3，將上述步驟中確定的整像素點(diǎn)作為下一幅圖像的感興趣區(qū)域中心，并結(jié)合其周圍點(diǎn)的加權(quán)相關(guān)系數(shù)作二維曲面擬合，曲面極值點(diǎn)的位置確定為參考子區(qū)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(zhuǎn)換成絕對坐標(biāo)，并映射到物理基準(zhǔn)平面中；
[0011]步驟5，重復(fù)步驟2。
[0012]在步驟4中，首先采用相機(jī)固定靶標(biāo)標(biāo)定方法，對標(biāo)定靶標(biāo)上的特征點(diǎn)進(jìn)行提取存儲為基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)，并據(jù)此通過被測點(diǎn)與周圍基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)之間的仿射比例運(yùn)算確定被測點(diǎn)在基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)上的絕對位置；然后基于三角形面積的仿射原理，將被測點(diǎn)在基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)上的絕對位置轉(zhuǎn)換到物理基準(zhǔn)平面的絕對坐標(biāo)。
[0013]在步驟2中，采用的加權(quán)相關(guān)算法為引入加權(quán)因子的歸一化互相關(guān)函數(shù)，其中權(quán)重因子符合近似正態(tài)分布，且對應(yīng)像素點(diǎn)處的權(quán)重值與像素點(diǎn)距離參考子區(qū)域中心距離的
指數(shù)次方相關(guān)，計算式為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，對待測試件拍攝初始圖像，并在初始圖像上的初始標(biāo)距兩端選定兩個參考區(qū)域； 步驟2，連續(xù)采集圖像，并以上一幅圖像的中心為中心向四周擴(kuò)展一個像素作為感興趣區(qū)域，在感興趣區(qū)域內(nèi)遍歷，用加權(quán)相關(guān)算法確定與參考區(qū)域最相似的參考子區(qū)域的整像素點(diǎn)位置； 步驟3，將上述步驟中確定的整像素點(diǎn)作為下一幅圖像的感興趣區(qū)域中心，并結(jié)合其周圍點(diǎn)的加權(quán)相關(guān)系數(shù)作二維曲面擬合，曲面極值點(diǎn)的位置確定為參考子區(qū)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(zhuǎn)換成絕對坐標(biāo)，并映射到物理基準(zhǔn)平面中； 步驟5，重復(fù)步驟2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，其特征在于:在步驟4中，首先采用相機(jī)固定靶標(biāo)標(biāo)定方法，對標(biāo)定靶標(biāo)上的特征點(diǎn)進(jìn)行提取存儲為基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)，并據(jù)此通過被測點(diǎn)與周圍基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)之間的仿射比例運(yùn)算確定被測點(diǎn)在基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)上的絕對位置；然后基于三角形面積的仿射原理，將被測點(diǎn)在基準(zhǔn)網(wǎng)格點(diǎn)上的絕對位置轉(zhuǎn)換到物理基準(zhǔn)平面的絕對坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，其特征在于:在步驟2中，采用的加權(quán)相關(guān)算法為引入加權(quán)因子的歸一化互相關(guān)函數(shù)，其中權(quán)重因子符合近似正態(tài)分布，且對應(yīng)像素點(diǎn)處的權(quán)重值與像素點(diǎn)距離參考子區(qū)域中心距離的指數(shù)次方相關(guān)，計算式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，其特征在于:在步驟3中，其中二維曲面擬合的表達(dá)式為:
f U，y) =P1+P2gx+P3gy+P4*x2+P5*x*y+P6*y2 ；p 為二項(xiàng)式系數(shù)； 曲面極值點(diǎn)的坐標(biāo)(Xp，yp)滿足以下條件:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字圖像相關(guān)的拉伸試樣形變測量方法，其特征在于:在步驟I中選定的參考區(qū)域?yàn)?1*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(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】劉維平 申請人:濟(jì)南時代試金試驗(yàn)機(jī)有限公司