文 献 综 述
摘要：数字图像相关法是一种高效的非接触式的全场光学测量技术。相比于其他几种基于干涉原理的光测方法，数字图像相关具有实验设备和过程简单、对测量环境和隔振要求较低、易于实现测量过程的自动化等优点【1-2】。近年来该方法日渐成熟和完善，已经成功应用于各个领域的科学研究和实际工程。本人基于二维数字图像相关法，结合计算机视觉原理【3】，在相应硬件设备的支持下，进行相机群大视场三维变形及应变测量的方法研究。
一. 课题研究目的与意义
随着科学技术的不断发展，为适应制造、医疗、军工、航空等领域的行业需求，各种新型材料不断出现。材料的机械性能对材料的用途有很大的影响，其中最为关键之一的是材料的变形与应变分析，通过分析材料的变形与应变，可以预测材料在各种场景下的安全性与使用寿命，为实际工程设计中的结构优化、可靠性评估等问题提供依据。随着测量技术的发展，引伸计、应变片等传统测量方法被广泛应用在工程测量中。但这些方法由于容易受到外部环境影响，且无法进行全场测量，越来越不能满足现在的测量要求【4】。
近年来，基于光学的变形、应变测量方法凭借其高精度、全场测量、非接触等特点受到了人们的重视。如散斑干涉法、云纹法和全息干涉法等技术，但这些都需要提供激光光源且由于易受外界环境的干扰与影响，要求有良好的隔振环境， 这些使其难以在实际工程测量中应用。相比之下，具有光路简单、抗干扰能力强、全场非接触测量、高精度等优点的数字图像相关法逐渐成为光测力学领域最受欢迎的测量方法，对其进行研究具有重要的应用价值和实际意义。
二. 数字图像相关法的关键技术
数字图像相关技术的基本思想最早由Yamaguchi和Peter等人于20世纪80年代分别提出【5-6】，近年来学者为提高该算法的测量精度和计算速度进行了大量的工作研究。目前二维数字图像相关方法在算法研究上越来越完善，在测量精度和计算速度方面都得到了优化和提升，应用也随之推广。三维数字图像相关由于其可测量三维形貌、变形和应变，应用场景相对更为广泛。
三维数字图像相关法的实现过程主要为：图像采集、相机标定、图像匹配以及最后的位移应变计算【7】。其中相机标定和图像匹配是极为关键的步骤。
2.1 相机标定
为了从二维数字图像中测量物体的三维位置和运动信息，必须建立图像中像点与世界坐标系中物点的对应关系，而这个对应关系由相机成像模型和相机内、外参数决定。因此，在正式测量之前，需要通过一个称为相机标定的步骤来确定相机内、外参数。
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