基于三维数字图像相关的三维形貌拼接研究-论文.pdf

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1、第34卷第3期力学季刊Vo1．34No．32013年9月CHINESEQUARTERLYOFMECHANICSSep．2013基于三维数字图像相关的三维形貌拼接研究朱飞鹏，雷冬(河海大学力学与材料学院，南京210098)摘要：三维数字图像相关(DIC)方法已在众多工程技术领域中得到了日益广泛的应用。当该方法用来测试表面曲率较大的物体的变形时，受双相机之间夹角的限制，不能实现全场的三维形貌测量。采用在两个(及以上)不同位置拍摄，分别得到被测物的局部形貌，然后用三维DIC算法计算局部坐标系之间的坐标变换关系，将局部形貌转换至同一坐标系下并拼接得到被测物全场三维形貌。实验结果验证了该方法的可行性和可

2、靠性。关键词：三维数字图像相关；三维形貌；拼接坐标变换中图分类号：0348．1文献标志码：A文章编号：0254—0053(2013)03—470．05StudyonMosaicofThree——DimensionalProfileBasedonThree——DimensionalDICZHUFei—peng，LEIDong(CollegeofMechanicsandMaterials，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Three—dimensional(3D)digitalimagecorrelation(DIC)hasbeenwidel

3、yutilizedinmanyengi—neeringtechnologyfields．However，restrictedbytheanglebetweentwocameras，3DDICisnotcapableoffull—fieldmeasurementof3Dprofile，whenobjectswithlargesurfacecurvaturearetested．Twolocal3Dprofileofobjectwasobtainedwhencapturedintwodifferentlocations(andmore)．Thenthecoordi—natetransformatio

4、nbetweenthetwolocalcoordinatesystemscanbeacquiredwith3DDICalgorithm．Fi—nally，thefull—field3Dprofileofobjectwillbeobtainedwhencoordinatetransformationfromlocalcoordi—natesystemtotheglobalcoordinatesystemandprofilemosaicareimplemented．Experimentalresultshavebeenperformedtovalidatethefeasibilityandreli

5、abilityoftheproposedmethod．Keywords：three—dimensionaldigitalimagecorrelation；three—dimensionalprofile；mosaic；coordinatetransformation三维数字图像相关(DigitalImageCorrelation，DIC)方法具有非接触、全场测量、高精度等优点，已在众多工程技术领域中得到了日益广泛的应用剖。该方法用两个互成一定角度的(左右)相机同时拍摄变形前后的物体，对变形前后的2组(4幅)图像采用DIC算法计算物体上同一个点在左右相机变形前后图像中的对应点，可得物体变形前后的

6、三维形貌和位移。当三维DIC用于表面曲率较大物体的变形测试时，双相机之间的夹角被限制在一个小角度之内，从而带来了变形测试精度不够的问题。针对该种情况下的全场三维形貌测量，现存的方法主要是采用基于结构光照明的形貌测试技术，通过旋转被测物，得到多个子区域在不同坐标系下的三维形貌，然后通过这些子区域之间公共部分的特征点(标记点)，利用坐标转换和三维拼接技术将相邻子区域的局部数据拼接起来得到被测物整个三维形貌。这样得到的全场三维形貌测试结果非常依赖于公共区域特征点的三维形貌测试精度以及特征点的个数，因为一般所取的特征点数量有限，这样各个坐标系之间的转换关系不容易精确确定。收稿日期：2012．11-28

7、基金项目：国家自然科学基金(11002048)作者简介：朱飞鹏(1983一)，男，江苏盐城人，讲师，博士．研究方向：光学测试方法的研究与应用．Email：zhufeipeng@hhu．edu．cn第3期朱飞鹏，等：基于三维数字图像相关的三维形貌拼接研究基于三维DIC方法，采用在两个(及以上)不同位置(需有公共部分)拍摄，分别得到被测物体在各自坐标系下的局部三维形貌，然后对于公共部分(大量特征散斑点