基于非线性光流方程的数字图像相关非迭代灰度梯度算法

在传统的非迭代灰度梯度数字图像相关算法中,假设变形前后同一个像素点的灰度值相等。但在实际应用中,图像的采集会受到环境光照的变化、相机曝光过度/不足、加载引起被测表面图像变化等因素的影响而引起变形前后图像像素点灰度值的变化。针对这一问题,应用非线性光流方程来描述变形前后像素点间的灰度关系,从而提出一种基于非线性光流方程的非迭代灰度梯度算法。应用模拟实验与真实单轴拉伸实验对算法的有效性与计算精度进行验证。结果表明,该算法对图像的灰度变化不敏感,具有较高的测量精度。

基于非线性光流方程的高阶时域DIC算法

针对极端测试环境中采集的低质量测试图像,提出一种解析高精度变形场的高阶时域DIC(Digital Image Correlation)算法。采用模拟散斑方法建立了含高斯白噪声的亚像素级位移图像,通过最小二乘迭代法求解高阶时域DIC算法的位移量,分析了算法的测试精度。研究结果表明,非线性光流方程能够描述变形前后像素点灰度变化的时间连续性,解析变形的速度项和加速度项;高阶时域DIC算法对图像灰度变化不敏感、测量精度高,解决了从低质量散斑图像解析高精度变形量的难题。