【摘 要】
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随着我国科技水平的不断提升,工业制造、航空航天以及医学等领域均需要对材料的表面变形进行测量,与传统的接触式测量方式不同,数字图像相关（DIC）方法,是近年来发展迅速的一种光学测量方法,不仅可以实现形貌、变形、应变的非接触全场测量,而且精度高、抗干扰,其研究意义重大。为了测量全场变形,通常会使用多相机DIC系统进行测量,但目前广泛使用的平面标定板无法满足多相机DIC系统的标定需求,因此研究一种新的多
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随着我国科技水平的不断提升,工业制造、航空航天以及医学等领域均需要对材料的表面变形进行测量,与传统的接触式测量方式不同,数字图像相关（DIC）方法,是近年来发展迅速的一种光学测量方法,不仅可以实现形貌、变形、应变的非接触全场测量,而且精度高、抗干扰,其研究意义重大。为了测量全场变形,通常会使用多相机DIC系统进行测量,但目前广泛使用的平面标定板无法满足多相机DIC系统的标定需求,因此研究一种新的多相机标定方法是十分有必要的。本文首先介绍了DIC、相机标定的基本原理,分析了经典平面标定板法的标定原理并进行实验验证,同时阐述了三维应变场的计算方法;其次对于多相机DIC系统的标定方法进行研究,本文将多台相机进行分组,每两台相机组成双目视觉系统,然后利用张正友平面标定算法计算每组相机的内参数和外参数;在相机参数已知的基础上,针对多相机标定时使用的亚像素边缘提取算法进行改进,提出了一种基于多项式插值法的高精度多相机标定方法,其中采用多项式插值法改进的亚像素边缘提取算法提取圆球在图像平面的投影,利用空间圆球与其投影二次曲线之间的关系,求解球心投影,根据不同球心位置在各双目系统中的三维坐标关系,计算得到双目系统之间的外参;最后分别使用六台相机、四台相机与两台相机进行测量验证实验,并将测量结果与测量仪器数据进行对比,研究其能达到的测量精度。验证实验结果说明,采用本文方法时,无论使用六台相机、四台相机还是两台相机,测量相对误差均不超过5%,可达到与实际测量器材相当的精度,从而验证了该算法在使用不同数量的相机进行测量时均可满足实际测量需求,说明了该算法的精度和可行性。
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