自標定數(shù)字圖像相關技術在工程實際測量中的應用研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，工程建設的規(guī)模日益擴大，為了滿足越來越多的大型結構、橋梁的現(xiàn)場測量需求，需要土木工程實驗技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。應變片、位移計、百分表等傳統(tǒng)的測量方法受到測量條件的限制，往往只能獲得單點單方向的近似變形量，而數(shù)字圖像相關方法作為一種全場、非接觸的光學測量方法，可以反映試件全面的變形情況。但是針對工程中的大型構件、無法接近的橋梁等情況，普通的三維數(shù)字圖像相關技術面臨著標定困難、精度不夠高等問題。因此本文以工程應

2、用為目標，采用了基于散斑自標定的三維數(shù)字圖像相關系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的基本原理、硬件搭建、測量精度等進行了研究分析，能夠符合工程測量的實驗需求。將自標定數(shù)字圖像相關系統(tǒng)應用到木結構變形、大型罐體跌落等工程實驗中去，測量參數(shù)包括測量點追蹤、三維位移、全場應變等。
　　為了實現(xiàn)在工程現(xiàn)場的遠距離測量，本文搭建了一套基于自標定數(shù)字圖像相關方法的圖像采集系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件的設備參數(shù)和布置方案。闡述了三維數(shù)字圖像相關的基本技術以及利用散斑圖像匹

3、配自標定相機外參的核心原理，比較了自標定方法相對于標定板標定的優(yōu)點。
　　將測量精度分為位移和應變兩方面，通過設計精度驗證實驗，對搭建的自標定數(shù)字圖像相關方法的測量精度進行研究。以加載位移為參考，自標定數(shù)字圖像相關系統(tǒng)面內(nèi)位移的精度可以達到0.3％，離面位移精度可以達到0.6％，與同時進行測量的普通三維數(shù)字圖像相關系統(tǒng)精度基本一致。對于應變測量精度，在測量同一個四點彎梁變形時，結果表明兩套數(shù)字圖像相關系統(tǒng)的平均相對誤差為4％，絕對

4、誤差在50με以內(nèi)，同時與應變片測量相對誤差約為6％，可滿足工程測量的要求。
　　針對結構的遠距離變形測量需求，將自標定數(shù)字圖像相關系統(tǒng)運用到木結構榫卯節(jié)點抗拉性能實驗中，實現(xiàn)了對幾種不同加固形式的木結構榫卯構件的全場動態(tài)變形測量。實驗得到了構件全場的變形場，追蹤測點在實驗過程中的位移，與位移計的相關數(shù)據(jù)相吻合，繪制了結構的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線，為木結構加固提供實驗依據(jù)。
　　自標定數(shù)字圖像相關是實現(xiàn)大視場測量的有效途徑，運用該系