[发明专利]一种基于反向映射法的变形散斑生成方法

说明书

本发明公开了一种基于反向映射法的变形散斑生成方法，首先，利用随机生成的散斑颗粒叠加生成参考图像，则散斑图中各像素点位置灰度已知。形函数描述的是变形前后对应像素点的位置，现对形函数做反变换，即(x,y)＝F(x',y')，则已知变形后(x',y')，可求得变形前(x,y)。而整像素位置的变形前位置点的灰度值已由散斑颗粒灰度叠加产生，将变形前位置的灰度值提取出来填充到变形后对应位置处，则可生成一幅变形后散斑图，该散斑图生成过程简单，符合实际实验的变形要求。

技术领域：

本发明涉及一种基于反向映射法的变形散斑生成方法，其属于数字图像相关领域。

背景技术：

数字图像相关法(DIC)，以试件表面自然纹理或人工散斑为特征，将材料变形问题转化为材料表面变形前后图像中特征点的匹配搜索问题。该方法具有测量精度高、非接触、全场变形测量、实验台架搭建容易等特点，因而被广泛地应用在实验力学中以分析材料的变形特性。

为了提高数字图像相关方法的测量精度，需对影响算法的因素，如子区大小、形函数阶次、亚像素插值方法、收敛条件等进行分析。由于实际实验时，不可避免地会引入镜头畸变、相机噪声、光源波动等误差，并且实际实验的真实变形不可知，因此真实变形可控、无噪声干扰的仿真散斑图得到广泛地应用。生成仿真散斑图的方法很多，Schreier等利用FFT变换，在频域中进行计算，从而产生变形图像；Orteu等根据Perlin的相干噪声函数，生成符合真实实验变形状态的仿真散斑图；Peng Zhou、潘兵等利用高斯随机散斑场叠加生成参考图像，后再根据形函数移动高斯随机散斑的中心，并叠加得到变形后图像。前两种方式生成的散斑图误差小，且更符合实际变形状态，但实现较为困难；后一种方法生成散斑图的公式明确，编程简单，但生成变形图像时本身引入误差，在仿真得到较大变形时计算误差尤为明显。

变形参数可控的模拟散斑图为分析各类因素对DIC计算精度的影响提供手段。而现有制备模拟散斑图的方法存在一些不足，如生成变形后散斑图时系统误差较大、生成方法复杂、难编程实现等等。

因此，需要一种新的变形散斑生成方法以解决上述问题。

发明内容：

本发明针对现有技术的问题，提供一种基于反向映射法的变形散斑生成方法。

本发明采用如下技术方案：一种基于反向映射法的变形散斑生成方法，其包括以下步骤：

1)、随机生成K个散斑颗粒，其中，第i个散斑颗粒的中心位置的坐标和亮度分别为(xi,yi)和fi，其中，fi的范围为[0,255]，其中，1≤i≤K；

2)、形函数(x',y')＝F(x,y)的反函数为：(x,y)＝F-1(x',y')，(x,y)为变形前散斑图像中的点坐标，(x',y')为(x,y)在变形后散斑图像中的对应点坐标，即利用变形后散斑图像中的点坐标(x',y')求得变形前散斑图像中的点坐标(x,y)；

3)、变形前的散斑图像与变形后的散斑图像中对应点的亮度值满足：

g(x',y')＝f(x,y)

其中，g(x',y')表示变形后散斑图像中的点(x',y')处的亮度值，利用随机生成的散斑颗粒得到变形前散斑图像中各点的亮度：