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邵新星,陈振宁,戴云彤,代祥俊,Mokhtar Mohammed,徐莹雋,王澄非,戴美玲,朱程鹏,刘聪,杨福俊,何小元*.数字图像相关方法若干关键问题研究进展[J].实验力学,2017,32(3):305~325
数字图像相关方法若干关键问题研究进展
Research Progress of Several Key Problems in Digital Image Correlation Method
投稿时间:2016-07-28  修订日期:2016-09-12
DOI:10.7520/1001-4888-16-136
中文关键词:  数字图像相关  变形测量  散斑场  测量精度  计算速度
英文关键词:digital image correlation  deformation measurement  speckle field  measurement accuracy  computation speed
基金项目:国家自然科学基金资助项目(11272089, 11327201, 11532005, 11602056),国家科技支撑计划(2014BAK11B04)资助
作者单位
邵新星 1.东南大学工程力学系,南京 210096
2.江苏省工程力学分析重点实验室,南京 210096 
陈振宁 1.东南大学工程力学系,南京 210096
2.江苏省工程力学分析重点实验室,南京 210096 
戴云彤 1.东南大学工程力学系,南京 210096
2.江苏省工程力学分析重点实验室,南京 210096 
代祥俊 1.东南大学工程力学系,南京 210096
2.江苏省工程力学分析重点实验室,南京 210096
3.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
Mokhtar Mohammed 1.东南大学工程力学系,南京 210096
2.江苏省工程力学分析重点实验室,南京 210096 
徐莹雋 东南大学电子电工实验中心,南京 210096 
王澄非 东南大学仪器科学与工程学院,南京 210096 
戴美玲 5.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
朱程鹏 5.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
刘聪 5.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
杨福俊 5.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
何小元* 5.山东理工大学交通与车辆工程学院,淄博 255049 
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中文摘要:
      本文报道了作者及其所在课题组近期在数字图像相关(DIC)测量方法上取得的重要研究进展。主要包括:(1)通过对DIC方法中反向组合高斯-牛顿算法的理论误差分析,提出了新的理论误差公式,进一步证明了反向组合高斯-牛顿算法在提高计算速度和测量精度方面的综合优势;(2)采用提出的理论误差公式,发展了数字散斑场的优化及制作方法,保证了测量结果的一致性和正确性;(3)基于相机阵列和图像拼接技术,发展了超分辨率数字图像相关方法,大大提高了DIC测量方法的应变测量分辨率;(4)提出了大视场条件下的三维系统标定方法,实现了三维测量系统的外参实时标定和多相机测量系统中相机位姿的自动矫正;(5)研制了便携式原位三维测量仪和多尺度DIC测量系统,实现了三维实时数字图像相关测量,进一步满足了DIC方法在工业在线检测和医学领域中的应用需求。
英文摘要:
      This paper reports the important research progress in digital image correlation (DIC) method, which is achieved by author and his research group affiliated to Institute of Mechanics at Southeast University. The main progress as follows: (1) Through theoretical error analysis of inverse compositional Gauss-Newton (IC-GN) algorithm in DIC method, a new theoretical error formula was proposed, which further proves the comprehensive advantages of inverse compositional Gauss-Newton algorithm in improvement of computation speed and measurement accuracy; (2) Adopting new theoretical error formula, the optimization and fabrication method of digital speckle pattern was developed to ensure the consistency and accuracy of measured results. (3) Based on camera array and image stitching technology, a super-resolution digital image correlation method was developed, which greatly improves strain measurement resolution of DIC. (4) A calibration method of 3-D system with large field of view was proposed, which can realize real-time calibration of a 3-D measurement system external reference and automatic correction of camera position and orientation in a multi-camera measurement system; (5) A portable in situ 3-D measuring instrument and a multi-scale DIC measurement system were developed and real-time 3D digital image correlation was realized, which further meet the application requirements of DIC method in industrial online detection and medical field.
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