連續視場的多相機數字圖像相關測量方法

戴云彤

（安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601）

三維數字圖像相關測量（Three-dimensional Digital Image Correlation，3D-DIC）方法依據雙目立體視覺原理，利用兩個相機從不同角度同步拍攝變形前后的被測物體表面，實現物體的三維形貌及變形的非接觸、全場測量［1，2］。3D-DIC 方法在多領域三維變形測量中的發展已較為成熟［3，4］，通常從（1）算法方面：提高亞像素位移識別精度；（2）硬件方面：提高相機信噪比，以減少噪聲，從而獲得更高的位移識別精度；提高相機分辨率，以增大應變計算的標距，從而提高應變測量精度。然而，想要進一步從算法上提高亞像素位移識別精度是困難的；選用更高信噪比和更高分辨率的相機都依賴于硬件的進步，這是一個漫長的過程。

目前，拓展應用范圍和提高計算精度、效率是DIC 方法的兩個主要發展方向。在利用3D-DIC方法測量大曲率或復雜表面時，尤其是圓柱構件，雙相機的測量視場難以完整覆蓋360°全周表面，無法實現全表面變形測量，且容易產生視覺盲點和散焦現象，導致測量精度大幅降低。為了解決這一問題，多相機三維數字圖像相關測量（Multicamera Digital Image Correlation，MC-DIC）方法［5，6］應運而生，將3D-DIC 方法和多相機同步采集系統相結合，能夠實現大曲率、復雜全表面的高精度三維變形測量。與此同時，利用3D-DIC 方法對大長細比物體進行變形測量時，為了使兩個相機的視場完整且清晰地覆蓋全表面，需要改變鏡頭配置或調節相機工作距離，必定會損失一個方向上的空間分辨率。MC-DIC 方法也可以解決此類問題，在充分利用相機空間分辨率的基礎上，提高三維應變測量精度。……