阵列式高空间分辨率三维数字图像相关方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11902074
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In recent years, as a non-contact, three-dimensional and full-field deformation measurement technique, three-dimensional (3D) digital image correlation (DIC) has been widely used in both scientific and engineering fields. With the deepening of research on applications of DIC, researchers have raised higher requirements on the spatial resolution of deformation measurement, such as deformation measurement of rock, concrete and weld. To improve the spatial resolution of DIC measurements, during the doctoral period of the applicant, relevant research has been carried out. The two-dimensional (2D) camera array technique and sub-pixel image stitching technique were combined to improve the spatial resolution of imaging, so the spatial resolution of 2D deformation field can be improved. However, the 2D camera array can only be used to measure in-plane deformation of planar objects, so it is unable to meet the urgent needs of 3D deformation measurement. Meanwhile, due to the arbitrariness of the stereo camera pair, the calibration method, reconstruction method and deformation analysis method of 3D camera array are quite different with 2D camera array, these issues are subject to further research. The establishment of 3D camera array method will help to improve the spatial resolution of 3D deformation measurement greatly. This project is engaged in the research of camera array-based high-spatial resolution 3D digital image correlation method, to provide a high-resolution, non-contact, 3D and full-filed deformation measurement method for research on the deformation and failure mechanism of materials and the mechanical behavior of structures under complex conditions.
近年来,作为非接触式三维全场变形测量技术,三维数字图像相关被广泛应用于科研和工程领域。随着数字图像相关应用研究的不断深入,研究人员对变形测量的空间分辨率提出了更高要求,如岩石、混凝土、焊缝的变形测量等。为了提高数字图像相关变形测量的空间分辨率,申请人博士期间开展了相关研究,通过二维相机阵列和亚像素图像合成技术来提高成像分辨率,进而提高二维变形场测量的空间分辨率。但是,二维相机阵列只能用于平面物体的面内变形测量,无法满足三维变形测量的迫切需求。同时,由于三维相机阵列中立体相机对组合的任意性,其标定方法、重构方法和变形解析方法都与二维相机阵列有很大的不同,这些问题都有待于进一步研究。三维相机阵列方法的建立将会大大提高三维变形测量的空间分辨率。本项目拟从事阵列式高空间分辨率三维数字图像相关方法研究,为复杂条件下材料的变形与破坏机理及结构的力学行为研究提供一种高分辨、非接触、三维全场变形测量手段。

结项摘要

物体表面变形场测量是分析材料力学参数、研究结构力学性能、认知力学行为、探索自然奥秘的直接手段。变形测量空间分辨率的提高,将进一步拓宽测量技术的应用范围,为复杂条件下材料和变形与破坏机理及结构的力学行为研究提供更为有效的测量手段。本研究针对三维数字图像相关方法变形测量空间分辨率的提高,提出阵列式高空间分辨率变形测量方法,研制了三维相机阵列测量变形测量仪器,最终实现了项目的研究目标。同时,针对三维相机阵列中的技术问题,提出并实现了一种基于编码标定法的阵列相机标定与拼接方法;提出并实现了一种基于变形传递的大变形和选择的实时三维数字图像相关方法;提出并实现了三维相机阵列数据融合方法和变形解析方法。在基于方法研究的基础上,将所提出三维相机阵列测量技术在混凝土断裂参数测量和电子芯片热翘曲变形测量中进行了应用。在混凝土断裂参数测量中,基于测量得到的高分辨率位移场与虚主应变场,理论分析了虚主应变场和裂纹张开位移的关系,通过激光条纹中心线识别的Steger算法,实现了裂纹中心线的提取和裂纹宽度的高精度测量,裂缝宽度识别精度可达0.02像素。在电子芯片热翘曲变形测量中,实现了600mm×600mm视场下面内位移1微米、离面位移2微米的高分辨测量,指标超过国际同类设备。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Digital image correlation with improved efficiency by pixel selection
通过像素选择提高数字图像关联效率
  • DOI:
    10.1364/ao.387678
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Shao Xinxing;Zhong Fuqiang;Huang Wei;Dai Xiangjun;Chen Zhenning;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
Full-field measurement and fracture and fatigue characterizations of asphalt concrete based on the SCB test and stereo-DIC
基于SCB试验和立体DIC的沥青混凝土全场测量及断裂和疲劳表征
  • DOI:
    10.1016/j.engfracmech.2020.107127
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    ENGINEERING FRACTURE MECHANICS
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yuan, Fang;Cheng, Long;He, Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He, Xiaoyuan
Optimization of the forearm angle for arm wrestling using multi-camera stereo digital image correlation: A preliminary study
利用多摄像机立体数字图像相关性优化扳手腕前臂角度:初步研究
  • DOI:
    10.1016/j.taml.2021.100287
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Mechanics Letters
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Tong Zixiang;Shao Xinxing;Chen Zhenning;He Xiaoyuan
  • 通讯作者:
    He Xiaoyuan
Dual stereo-digital image correlation system for simultaneous measurement of overlapped wings with a polarization RGB camera and fluorescent speckle patterns
双立体数字图像相关系统,使用偏振 RGB 相机和荧光散斑图案同时测量重叠机翼
  • DOI:
    10.1364/oe.446721
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhenning Chen;Yinuo Xu;Xinqiao Tang;Xinxing Shao;Wei Sun;Xiaoyuan He
  • 通讯作者:
    Xiaoyuan He
基于标志点的多相机数字图像相关方法精度分析及土木工程中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏康;员方;董志强;邵新星;吴刚;何小元
  • 通讯作者:
    何小元

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其他文献

基于DIC技术的预裂煤岩体裂隙演化特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    煤炭科学技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    汪文勇;高明忠;张朝鹏;邵新星;刘强;陈海亮
  • 通讯作者:
    陈海亮
多尺度二维数字图像相关测量系统及其应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    邵新星;何小元;张瑾琳
  • 通讯作者:
    张瑾琳
基于荧光偏振分像的多翅翼结构三维全场测量
  • DOI:
    10.3788/aos202242.0812003
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈振宁;袁锐嘉;邵新星;孙伟;何小元
  • 通讯作者:
    何小元
水转印数字散斑场用于人体颈动脉全场测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈振宁;邵新星;吴家林;张瑾琳;何小元
  • 通讯作者:
    何小元
基于自标定数字图像相关技术的榫卯构件大面积全场变形测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mohammed Mokhtar Eisa;邵新星;钱帅宇;王文波;邱洪兴;何小元
  • 通讯作者:
    何小元

其他文献

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邵新星的其他基金

基于内外参实时标定的自适应三维DIC测量方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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