[发明专利]大幅面散斑全场应变测量方法

权利要求书

1.一种大幅面散斑全场应变测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步，散斑制备：采用黑、白两色哑光漆和喷涂模板在大幅面待测工件表面的测量区域进行散斑印制；

第二步，设置种子标记：在待测工件表面的散斑制备区域，绘制一个或多个标记；

第三步，双目相机标定：从不同方位拍摄标定架，获取标定架的标定图像，根据标定图像进行像机标定计算，得到两摄像机准确的位置关系，包括两摄像机的内部参数、外部参数以及镜头畸变参数，以作为第六步散斑应变计算的数据；

第四步，图像采集：使用两个像机对被测工件的变形状态进行连续同步拍摄，获取所被测工件在变形过程的序列图像；

第五步，选定种子点：选取一个变形状态下的被测工件的图像作为基础状态，在基础状态中的左相机图像标出计算区域并划分成多个方形的面片；然后选取其中一个包含第二步中绘制的所述一个或多个标记的面片作为第六步散斑应变计算的种子点；

第六步，散斑应变计算：根据第三步的相机标定结果和第四步所采集的序列变形图像，基于数字图像相关算法计算被测表面的全场应变。

2.根据权利要求1所述的大幅面散斑全场应变测量方法，其中，所述第一步制备的散斑优选地满足：a)随机分布；b)对比度大于预定阈值；c)散斑制备范围大于所测量变形区域。

3.根据权利要求1所述的大幅面散斑全场应变测量方法，其中，所述第四步中获取的序列图像优选地满足：a)每个变形状态中的左右相机图像为同一时刻下的图像信息；b)每个变形状态中的左右相机图像中均包含所要测量的变形区域；c)图像中散斑区域对比明显，即对比度大于预定阈值。

4.根据权利要求1所述的大幅面散斑全场应变测量方法，其中，所述第五步中，选定种子点具体包括：

首先，以基础状态中的种子点坐标为基准，将其投影到各个变形状态的左相机图像中，以投影点作为初值，根据预先设定的变形阈值，在以该投影点为中心、以变形阈值为边长的一个正方形区域内进行起始点的相关匹配，即以该区域内根据相关公式进行相关计算结果最小的一个点作为起始点在该状态下的对应种子点；

然后，根据各个变形状态中左相机图像中的种子点坐标，利用外极线法在相同状态的右相机图像的外极线上进行种子点搜索，保存最后的匹配结果。

5.根据权利要求4所述的大幅面散斑全场应变测量方法，其中，所述相关公式为：

S={ΣΣ[(f-<f>)•(g-<g>)]}2ΣΣ(f-<f>)2•ΣΣ(g-<g>)2---(1)]]>

其中S为相关系数，用于衡量两个图像子区匹配的相似程度，f为参考图像子区中某一点(x_i，y_j)处的灰度值，g为匹配图像子区中某一点处的灰度值；<f>和<g>分别为两个图像子区的平均灰度。

6.根据权利要求1所述的大幅面散斑全场应变测量方法，其中，所述第六步具体为：

(1)使用散斑相关算法和相关搜索算法进行散斑匹配：首先根据基础状态中左相机图像中的各个搜索窗口信息在其他变形状态中进行散斑匹配，然后以各个状态中的左相机图像中的散斑匹配结果为模板在其各自状态的右相机图像中进行散斑匹配，其中，假设像素灰度受到独立同分布的噪声干扰，则参考图像子区与待匹配图像子区间的相似程度通过下式衡量：

CSSD(p)=Σi=1N[f(xi,yi)-r0-r1*g(xi′,yi′)]2---(2)]]>

式中，N为图像子区中的像素点个数，f(x_i，y_i)和分别为参考图像和待匹配图像子区中点(x_i，y_i)和的灰度值，r₀，r₁为用于补偿由于光照引起的灰度差异的系数；

(2)根据第三步的相机标定结果和由(1)得到的散斑匹配结果，将左右相机图像中的对应散斑进行三维重建，获得变形区域的三维空间信息；

(3)根据三维重建结果，利用每个三维点周围相邻的点计算三维点处的应变。