数字图像相关方法中局域变形场测量精度及补偿方法研究

发布时间：2024-05-25 00:11

　　作为一种高精度的非接触式全场光学测量方法,数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)在工程测量中发挥着越来越重要的作用。然而,DIC方法的测量精度仍然限制着该方法的推广应用。DIC方法对于简单曲表面的简单变形(如伸缩变形)的测量精度(～20με)已基本满足工程测量的需求。然而,在很多实际工况下,局域变形场(应变高度集中,如PLC带、试件缺口附近和裂纹尖端等)的测量结果受计算参数影响很大(不同计算参数下测量结果的相对误差可达百分之几十甚至更高),这也导致使用者很难判断测量结果的可靠性。论文研究了局域变形场中DIC方法的测量精度问题,并将其推广到数字体积相关方法(Digital Volume Correlation,DVC)在细胞牵引力的测量中。此外,还研究了基于二维数字图像相关(Two-Dimensional DIC,2D DIC)的补偿方法。第二章针对DIC方法在局域变形场中的测量精度问题,首先以PLC带为例,实验分析了局域变形场中DIC方法的位移和应变测量误差,提出了当采用一阶和二阶形函数测量结果的相对误差小于10%时,采用二阶形函数的测量结果可靠...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 数字图像相关方法的起源与发展
        1.1.2 数字图像相关方法的基本原理
        1.1.3 数字图像相关方法的应用领域
    1.2 数字图像相关方法面临的挑战
    1.3 论文概述
第2章 局域变形场中数字图像相关方法测量精度研究
    2.1 实验分析
        2.1.1 参数依赖性
        2.1.2 数值模拟实验
        2.1.3 参数影响
        2.1.4 可靠性判据
    2.2 理论分析
        2.2.1 形函数欠匹配误差
        2.2.2 曲面拟合函数欠匹配误差
        2.2.3 数值模拟验证
    2.3 参数优化
        2.3.1 预估测量误差
        2.3.2 自适应参数
    2.4 本章小结
第3章 数字体积相关方法在细胞牵引力测量中的应用
    3.1 数字体积相关方法
        3.1.1 正向和反向算法
        3.1.2 二阶形函数
        3.1.3 精度与效率分析
    3.2 从位移场到牵引力
    3.3 细胞牵引力测量
        3.3.1 扫描图像序列
        3.3.2 位移场
        3.3.3 细胞牵引力
    3.4 本章小结
第4章 二维数字图像相关补偿方法研究
    4.1 基于小离面变形假设的补偿方法
        4.1.1 Pan提出的方法
        4.1.2 改进补偿方法
        4.1.3 稳定性、精度和效率分析
        4.1.4 应用分析
    4.2 基于坐标变换的补偿方法
        4.2.1 基本原理
        4.2.2 有效性分析
        4.2.3 实验分析
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3981418