【摘 要】
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新型材料性能各异,服役环境复杂,其材料性能测试面临新的挑战。引伸计是材料力学性能测试的重要工具之一,为材料的实际应用提供有力的数据支撑。传统的接触式引伸计安装复杂、受到使用环境限制;非接触式引伸计测量精度低、跟踪算法不稳定。本文以实现高精度高效率的应变和位移测量为目标,从视频引伸算法的计算精度、计算效率、硬件设计三方面出发,优化了匹配算法的计算过程和迭代策略,设计搭建了稳定成像的硬件系统。本文的主
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新型材料性能各异,服役环境复杂,其材料性能测试面临新的挑战。引伸计是材料力学性能测试的重要工具之一,为材料的实际应用提供有力的数据支撑。传统的接触式引伸计安装复杂、受到使用环境限制;非接触式引伸计测量精度低、跟踪算法不稳定。本文以实现高精度高效率的应变和位移测量为目标,从视频引伸算法的计算精度、计算效率、硬件设计三方面出发,优化了匹配算法的计算过程和迭代策略,设计搭建了稳定成像的硬件系统。本文的主要研究内容和结论如下:1、提出了一种快速的零均值归一化互相关函数（ZNCC）,以提前计算与参考子区有关参量的方式,提高了整像素匹配方法的速度。结果表明快速ZNCC算法相较于传统的逐点法可减少90%～95%的计算时间。2、提出了一种基于多项式拟合的初值估计亚像素匹配方法,并以一阶形函数为例建立了多种亚像素灰度匹配算法的公式。模拟散斑验证结果表明,与传统的匹配算法相比,该方法的匹配效率提升了20%,变形测量精度提高30%。3、设计了一套可以稳定成像的适用于高温、环境光干扰等多种工况的视频引伸计硬件系统;基于MATLAB开发了视频引伸计的软件,图像采集和处理可视化,自动输出位移、应变曲线以及泊松比。4、通过刚体位移跟踪、狗骨试样拉伸和大变形拉伸实验验证了视频引伸计的测量精度与稳定性。结果表明,所获得的应变与电子应变片的结果相差在?10??以内;对于大变形（20000??）的跟踪有较好的稳定性。
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