张 煜，姜清辉

(1.长江科学院 空间信息技术应用研究所，武汉 430010; 2.武汉大学 土木建筑工程学院，武汉 430072)



基于成像的表面位移分析系统关键技术研究及应用

张 煜1，姜清辉2

(1.长江科学院 空间信息技术应用研究所，武汉 430010; 2.武汉大学 土木建筑工程学院，武汉 430072)

非接触式表面位移测量是一种无损测量技术，在诸多工程领域有着广泛的用途。针对混凝土应力应变测试和河道瞬时全流场测量的应用，详细地描述了数字散斑测量和粒子成像测速这2个典型的基于成像的表面位移分析系统的研发，指出了具有共性的一些关键技术和难点，并提供了对应的解决方法。试验结果证明了本方法的有效性。然而，该方法仍存在较多技术缺失，包括多视角CCD相机的三维测速、多目标全轨迹追踪、不同场景测量数据高精度融合等，需要进行进一步研究。

粒子成像测速；数字散斑测量；表面位移；松弛匹配；光流计算

1 研究背景

非接触式表面位移测量是一种无损测量技术，在水动力学、空气动力学、土木工程、机械制造等领域有着诸多应用。基于图像的方法进行测量，属于视觉测量的研究领域[1]，有着广泛的用途。

粒子成像测速(Particle Image Velocimetry，PIV)系统是一种典型的基于成像的、非接触式的表面位移测量系统，其基本原理为：利用CCD成像获取被测物表面连续多帧影像，通过图像分析技术，解析出被测物表面各点的移动量，形成瞬时移动场。标准情况下，PIV系统各部分包含如图1[2]所示的计算机、CCD相机、同步控制器、激光照明系统等结构。……