随着制造业的高速发展,采用工程应变比例软尺或者工具显微镜的手工应变测量方法在钣件冲压成形领域中已经逐渐暴露出测量效率低、精度差等弊端。为了克服手工应变测量方法的各种弊端,满足钣件冲压成形领域的应变测量要求,本文综合运用数字图像处理、计算机视觉、坐标网分析等技术,研究一种基于单相机自由拍摄多幅网格图像的应变测量方法,即钣件成形前,在其坯料表面预先印制一层方形网格,成形后,采用一部数码相机以自由拍摄的方式获取钣件的多幅网格图像,并通过图像处理和多图像几何分析等技术计算出网格的三维尺寸变化,进而达到钣件应变测量之目的。本文深入研究了基于单相机自由拍摄多幅网格图像的应变测量方法的各项关键技术,包括网格节点提取、相机位姿标定、网格节点匹配和重建、网格应变计算等,主要研究内容和创新点概括如下:①设计了一套网格节点提取的总体方案;深入分析了网格图像二值化、细化等阶段存在的若干问题,并给出了相应的解决方法;提出了一种基于细化图像的网格节点初、精定位两步法。②在对多视图几何理论进行深入研究的基础上,实现了多幅图像对应相机位置和姿态的自标定技术。③深入分析了传统的基于区域和基于特征的匹配方法所存在的局限性,提出了一种基于网格拓扑关系的图像匹配方法;针对多图像点的重建问题,通过理论推导给出了具体的解决方案。④根据网格应变分析理论,并结合具体实际问题,确定了适用于应变测量系统的网格应变计算方法。在全文理论和算法研究的基础上,自主开发了基于单相机自由拍摄多幅网格图像的钣金件应变测量系统MOSAS(Monocular Strain Analysis System),并通过若干具体实例对系统的各方面性能做了严格验证。实验结果表明,MOSAS系统自动化程度高、精确稳定,能够满足较大复杂钣件的应变测量要求。本文研究成果克服了手工应变测量方法的各种弊端,满足了钣件冲压成形领域关于应变测量的高效率和高精度等要求,为钣件成形性能分析和成形工艺优化等后续工作提供了可靠的数据基础。