基于数字图像相关法的空间目标位姿测量

针对传统立体视觉位姿测量方法中必须事先确定计算点的数量和位置的局限性,提出了一种基于三维数字图像相关法(3D-DIC)的空间目标位姿测量方法。该方法通过3D-DIC获得被测物不同时刻的全场坐标信息,根据提取的相应计算点坐标,结合空间向量求解空间目标的位姿参数。该方法可灵活选取计算点的数量和位置,并相应提出了计算点数量最优比条件。通过位移旋转台和六自由度平台分别对复杂形貌特征的面具试样进行了多位姿参数测量的实验验证。实验结果表明,计算点数量满足最优比条件时位姿测量精度最高,计算点的位置对测量结果影响较小,六自由度平台的测量误差在允许范围之内。所提出的3D-DIC位姿测量方法可在较小的误差范围内实现对空间目标多个位姿参数的测量。

基于平面镜成像的单相机数字图像相关三维全景测量

针对普通单相机数字图像相关(DIC)系统仅能测量目标面内变形信息的问题,本文提出了一种采用单相机DIC系统实现三维全景测量的方法,即:根据多平面镜成像原理,被测目标的前后表面成像在一个共同的视场内,两个光路分别成像在两个平面镜中,将单相机扩展为4台虚拟相机,实现三维全景测量。为了更好地完成虚实像转换,实验之前对平面镜表面进行三维重建,分别采用动态、静态实验对该方法的可行性及精度进行验证。结果表明:在动态拉伸测试中,4个子区域有着相近的变化趋势,工程应变普遍分布在0.0125左右,且位移精度较高;在静态实验中,对决策币的前后表面进行三维重建,重建结果与决策币形貌相吻合。