摘要
数字图像相关法(DigitalImageCorrelation,DIC)是一种可以测量物体全场变形的非接触式光学测量技术，该方法通过比较连续图像序列中的像素灰度强度来计算出像素位移，从而进一步确定物体表面的变形信息。针对二维数字图像相关法(2D-DIC)在测量物体长期变形或受特殊载荷变形易出现非原位状态下重定位误差的问题，本文提出一种非原位测量的重定位误差补偿方法，通过误差补偿方法实现面内、面外刚体位移的校正，最终得到物体的真实面内位移。本文主要对DIC相关匹配原理、单目相机成像与标定以及重定位误差补偿方法进行了重点研究，并构建了相应的测量系统进行了实验验证。主要研究内容如下: 对数字图像相关法的基本原理和基本算法进行阐述。着重分析和比较两种主流亚像素算法—牛顿拉弗森偏微分法(Newton-Raphson，N-R)和反向组合高斯牛顿法(InverseCompositionGauss-Newton,IC-GN)的搜索性能。结果显示，当设置相同搜索窗口时，IC-GN法在不损失精度的前提下兼具更高的搜索效率。探究了单目相机的成像模型及标定过程，重点阐述了张正友标定法。 探究影响2D-DIC非原位变形测量精度的两种主要因素，即面内刚体运动和面外刚体运动，对面外刚体运动带来的非线性附加影响进行了深入分析。针对面内刚体运动，提出位移拟合法和特征点匹配法两种解决方案;针对面外刚体运动，分析了远心光路辅助测量法的原理，并提出了基于双反射镜辅助的测量方法。 搭建了双反射镜辅助2D-DIC非原位变形测量系统，并对系统进行了标定精度验证，结果表明相机成像的精度满足实验要求。以方形薄铝板为研究对象，通过面内刚体运动误差消除实验、面外刚体运动误差消除实验以及平板热变形实验，验证测量系统的有效性和精度。
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