一种基于图像原位化处理的应变测量系统和方法与流程

1.本发明涉及数字图像面内位移矫正技术，尤其涉及一种基于图像原位化处理的应变测量系统和方法。


背景技术：

2.材料失效会严重威胁航空发动机的安全，而材料变形是其力学行为的直接体现，开展材料细观尺度的变形行为研究可为明晰材料失效机理提供有力支持。dic(数字图像相关法，digital image correlation)是一种具有全场测量、精度较高、对测量环境要求较低、测量过程简单等优点的应变测量方法，在当前的力学测量中应用十分广泛，是细观和微观尺度比较合适的应变测量方法。但因为原位加载系统的系统误差会让观测区域出现较大的偏移，影响dic位移以及应变测量精度，除此之外，在需要sem(扫描电子显微镜，scanning electron microscope)观测的疲劳试验中，存在反复拆装试件并在sem下观测疲劳裂纹的情况，试验前后采集的sem图像中观测区域的位置很难保证不变。
3.因此，需要发展一种图像原位化处理方法，消除由于原位加载系统的系统误差以及反复拆装试件所产生的数字图像偏移位移和偏斜角度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于图像原位化处理的应变测量系统和方法，用以解决准确矫正图像的偏移位移和偏斜角度问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于图像原位化处理的应变测量系统，该系统包括：获取模块，用于获取基准图像和待矫正图像；提取模块，用于分别提取所述基准图像和所述待矫正图像的特征点，得到基准特征点和待矫正特征点；匹配模块，用于对所述基准特征点和所述待矫正特征点进行匹配，得到多个匹配点对；处理模块，用于根据所述多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移；以及矫正模块，用于根据所述图像旋转角和所述图像位移对所述待矫正图像进行矫正，得到原位化图像。
6.优选地，所述矫正模块包括：旋转矫正单元，用于根据所述图像旋转角对所述待矫正图像进行矫正，得到中间矫正图像；位移矫正单元，用于根据所述图像位移对所述中间矫正图像进行矫正，得到所述原位化图像；所述提取模块包括：旋转用提取单元，用于分别提取所述基准图像和所述待矫正图像的特征点，得到旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点；位移用提取单元，用于分别提取所述基准图像和所述中间矫正图像的特征点，得到位移用基准特征点和位移用待矫正特征点；所述匹配模块包括：旋转用匹配单元，用于对所述旋转用基准特征点和所述旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对；位移用匹配单元，用于对所述位移用基准特征点和所述位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对；其中，所述处理模块还用于根据所述多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算所述图像旋转角，并根据所述多个位移用匹配
点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算所述图像位移。
7.优选地，所述处理模块还包括：排序单元，用于：对所述多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行排序，同一旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的排序符号一致，其中，相邻排序符号的两个旋转用基准特征点构成基准线段，相邻排序符号的两个旋转用待矫正特征点构成待矫正线段，分别得到多个基准线段和多个待矫正线段，所述多个基准线段与所述多个待矫正线段一一对应；对所述多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行排序，同一位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的排序符号一致；旋转角计算单元，用于分别计算对应的基准线段与待矫正线段之间的旋转角，得到多个线段旋转角，对所述多个线段旋转角求平均，得到图像旋转角；以及位移计算单元，用于计算同一位移用匹配点对中位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，得到多个特征点位移，对所述多个特征点位移求平均，得到图像位移。
8.优选地，所述旋转用匹配单元还用于：分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点选取多个旋转用欧氏距离中的最小值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对；或分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点分别计算对应的多个旋转用欧氏距离中的最小值和第二小值的旋转用比值，小于旋转用预定阈值的旋转用比值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
9.优选地，所述位移用匹配单元还用于：分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点选取多个位移用欧氏距离中的最小值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对；或分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点分别计算对应的多个位移用欧氏距离中的最小值和第二小值的位移用比值，小于位移用预定阈值的位移用比值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对。
10.相应地，本发明还提供了一种基于图像原位化处理的应变测量方法，该方法包括：获取基准图像和待矫正图像；分别提取所述基准图像和所述待矫正图像的特征点，得到基准特征点和待矫正特征点；对所述基准特征点和所述待矫正特征点进行匹配，得到多个匹配点对；根据所述多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移；以及根据所述图像旋转角和所述图像位移对所述待矫正图像进行矫正，得到原位化图像。
11.优选地，本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量方法还包括：分别提取所述基准图像和所述待矫正图像的特征点，得到旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点；对所述旋转用基准特征点和所述旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对；根据所述多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算所述图像旋转角；根据所述图像旋转角对所述待矫正图像进行矫正，得到中间矫正图像；
分别提取所述基准图像和所述中间矫正图像的特征点，得到位移用基准特征点和位移用待矫正特征点；对所述位移用基准特征点和所述位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对；根据所述多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算所述图像位移；根据所述图像位移对所述中间矫正图像进行矫正，得到所述原位化图像。
12.优选地，根据所述多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移包括：对所述多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行排序，同一旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的排序符号一致，其中，相邻排序符号的两个旋转用基准特征点构成基准线段，相邻排序符号的两个旋转用待矫正特征点构成待矫正线段，分别得到多个基准线段和多个待矫正线段，所述多个基准线段与所述多个待矫正线段一一对应；分别计算对应的基准线段与待矫正线段之间的旋转角，得到多个线段旋转角，对所述多个线段旋转角求平均，得到图像旋转角；对所述多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行排序，同一位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的排序符号一致；以及计算同一位移用匹配点对中位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，得到多个特征点位移，对所述多个特征点位移求平均，得到图像位移。
13.优选地，对所述旋转用基准特征点和所述旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对包括：分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点选取多个旋转用欧氏距离中的最小值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对；或分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点分别计算对应的多个旋转用欧氏距离中的最小值和第二小值的旋转用比值，小于旋转用预定阈值的旋转用比值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
14.优选地，对所述位移用基准特征点和所述位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对包括：分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点选取多个位移用欧氏距离中的最小值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对；或分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点分别计算对应的多个位移用欧氏距离中的最小值和第二小值的位移用比值，小于位移用预定阈值的位移用比值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对。
15.本发明通过提取基准图像和待矫正图像的特征点进行匹配，根据匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算得到图像旋转角和图像位移，据此对待矫正图像进行矫正，得到原位化图像，本发明提供的技术方案具有自动化程度高、精度高、处理效率高的优点，能够有效矫正数字图像的偏移位移和偏斜角度，弥补了相关研究的不足。
附图说明
16.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
17.图1是本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量系统的框图；
18.图2是本发明提供的另一基于图像原位化处理的应变测量系统的框图；
19.图3是本发明提供的将待矫正图像进行原位化过程的图示；以及
20.图4是本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量方法的流程图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
22.图1是本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量系统的框图，如图1所示，该系统包括获取模块10、提取模块20、匹配模块30、处理模块40和矫正模块50。
23.获取模块10用于获取基准图像和待矫正图像。基准图像是向原位加载系统加载图像前采集的图像，待矫正图像是向原位加载系统加载图像后采集的图像。
24.提取模块20用于分别提取基准图像和待矫正图像的特征点，得到基准特征点和待矫正特征点。可以采用surf(speeded up robust features，加速稳健特征)特征点提取算法提取基准图像和待矫正图像的特征点，这里，得到的基准特征点和待矫正特征点的数量可以相同也可以不同，例如，提取基准图像中的特征点可以得到502个特征点，提取待矫正图像中的特征点可以得到492个特征点。
25.匹配模块30用于对基准特征点和所述待矫正特征点进行匹配，得到多个匹配点对。可以使用暴力(brute force，bf)匹配将基准图像和待矫正图像的特征点进行匹配，得到的匹配点对的数量应当是小于或等于基准特征点数量与待矫正特征点数量中的较小值。
26.处理模块40用于根据多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移，特征点的位置例如可以是特征点坐标，应当理解，基准特征点与待矫正特征点应当是以同一坐标来衡量。
27.矫正模块50用于根据图像旋转角和图像位移对待矫正图像进行矫正，得到原位化图像。具体来说，根据图像旋转角对待矫正图像进行旋转矫正，根据图像位移对待矫正能够进行平移矫正，从而得到原位化图像。
28.图2是本发明提供的另一基于图像原位化处理的应变测量系统的框图，如图2所示，提取模块20包括旋转用提取单元21和位移用提取单元22，匹配模块30包括旋转用匹配单元31和位移用匹配单元32，矫正模块50包括旋转矫正单元51和位移矫正单元52，具体实施方式将在下文中阐述。
29.矫正模块50包括：旋转矫正单元51，用于根据图像旋转角对待矫正图像进行矫正，得到中间矫正图像；位移矫正单元52，用于根据图像位移对中间矫正图像进行矫正，得到原位化图像。提取模块20包括：旋转用提取单元21，用于分别提取基准图像和待矫正图像的特征点，得到旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点；位移用提取单元22，用于分别提取基准图像和中间矫正图像的特征点，得到位移用基准特征点和位移用待矫正特征点。匹配模
块30包括：旋转用匹配单元31，用于对旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对；位移用匹配单元32，用于对位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对；其中，处理模块40还用于根据多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算图像旋转角，并根据多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算图像位移。
30.本发明提供的技术方案中，对基准图像进行了两次矫正，以得到原位化图像，第一次矫正是根据图像旋转角对待矫正图像进行矫正以得到中间矫正图像，第二次矫正是根据图像位移对第一次矫正得到的中间矫正图像进行再次矫正以得到原位化图像。第一次矫正通过旋转矫正单元51进行，第二次矫正通过位移矫正单元52进行。
31.第一次矫正的过程包括：旋转用提取单元21对基准图像和待矫正图像的特征点进行提取，得到旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点，旋转用匹配单元31对旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行匹配，得到旋转用匹配点对，处理模块40根据多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算得到图像旋转角，旋转矫正单元51根据图像旋转角对待矫正图像进行矫正，得到中间矫正图像。
32.第二次矫正的过程包括：位移用提取单元22对基准图像和中间矫正图像的特征点进行提取，得到位移用基准特征点和位移用待矫正特征点，位移用匹配单元32对位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行匹配，得到位移用匹配点对，处理模块40根据多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算得到图像位移，位移矫正单元52根据图像位移对中间矫正图像进行矫正，得到原位化图像。
33.第一次矫正和第二次矫正都需要对基准图像的特征点进行提取，第一次矫正是通过旋转用提取单元21对基准图像的特征点进行提取得到旋转用基准特征点，第二次矫正是通过位移用提取单元22对基准图像的特征点进行提取得到位移用基准特征点。需要说明的是，第二次矫正过程中也可以不对基准图像的特征点进行提取，也可以直接采用第一次矫正过程中得到的旋转用基准特征点，也就是说，旋转用提取单元21对基准图像的特征点进行提取得到旋转用基准特征点与位移用提取单元22对基准图像的特征点进行提取得到位移用基准特征点，这两个提取过程可以是一次操作(即只对基准图像的特征点提取一次，但在进行第一次矫正和第二次矫正的两次矫正中均使用)也可以是分别进行的两次操作(即对基准图像的特征点提取两次)。
34.如图2所示，处理模块40还包括排序单元41、旋转角计算单元42和位移计算单元43。
35.排序单元41用于：对多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行排序，同一旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的排序符号一致，其中，相邻排序符号的两个旋转用基准特征点构成基准线段，相邻排序符号的两个旋转用待矫正特征点构成待矫正线段，分别得到多个基准线段和多个待矫正线段，多个基准线段与所述多个待矫正线段一一对应。
36.具体来说，一个旋转用匹配点对包括一个旋转用基准特征点和一个旋转用待矫正特征点，设共有n(n为正整数)个旋转用匹配点对，分别包括第一旋转用匹配点对、第二旋转用匹配点对、第三旋转用匹配点对，
……
，第n旋转用匹配点对，那么，第一旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点即为第一旋转用基准特征点、第一旋转用匹配点对中的旋转用待矫
正特征点即为第一旋转用待矫正特征点，第二旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点即为第二旋转用基准特征点，第二旋转用匹配点对中的旋转用待矫正特征点即为第二旋转用待矫正特征点，等等。更具体地，例如，旋转用基准特征点用a表示，那么，第一旋转用匹配点对中的第一旋转用基准特征点用a1表示、第二旋转用匹配点对中的第二旋转用基准特征点用a2表示，
……
，第n旋转用匹配点对中的第n旋转用基准特征点用an表示，相应地，旋转用待矫正特征点用b表示，那么，第一旋转用匹配点对中的第一旋转用待矫正特征点用b1表示、第二旋转用匹配点对中的第二旋转用待矫正特征点用b2表示，
……
，第n旋转用匹配点对中的第n旋转用待矫正特征点用bn表示，等等，这里，下标1、2，
……
，n可以理解为排序符号，那么，a1与a2可以构成第一基准线段l
a1
＝a1a2、a2与a3可以构成第二基准线段l
a2
＝a2a3，
……
，a
n-1
与an可以构成第n-1基准线段l
an-1
＝a
n-1an
，b1与b2可以构成第一待矫正线段l
b1
＝b1b2，b2与b3可以构成第二待矫正线段l
b2
＝b2b3，
……
，b
n-1
与bn可以构成第n-1待矫正线段l
bn-1
＝b
n-1bn
，其中，第一基准线段l
a1
＝a1a2与第一待矫正线段l
b1
＝b1b2对应、第二基准线段l
a2
＝a2a3与第二待矫正线段l
b2
＝b2b3对应，
……
，第n-1基准线段l
an-1
＝a
n-1an
与第n-1待矫正线段l
bn-1
＝b
n-1bn
对应。
37.排序单元41还用于：对多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行排序，同一位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的排序符号一致。
38.具体来说，一个位移用匹配点对包括一个位移用基准特征点和一个位移用待矫正特征点，设共有p(p为正整数)个位移用匹配点对，分别包括第一位移用匹配点对、第二位移用匹配点对、第三位移用匹配点对，
……
，第p位移用匹配点对，那么第一位移用匹配点对中的位移用基准特征点即为第一位移用基准特征点、第一位移用匹配点对中的位移用待矫正特征点即为第一位移用待矫正特征点，第二位移用匹配点对中的位移用基准特征点即为第二位移用基准特征点，第二位移用匹配点对中的位移用待矫正特征点即为第二位移用待矫正特征点，等等。更具体地，例如，位移用基准特征点用r表示，那么，第一位移用匹配点对中的第一位移用基准特征点用r1表示、第二位移用匹配点对中的第二位移用基准特征点用r2表示，
……
，第p位移用匹配点对中的第p位移用基准特征点用r
p
表示，相应地，位移用待矫正特征点用s表示，那么，第一旋转用匹配点对中的第一位移用待矫正特征点用s1表示、第二位移用匹配点对中的第二位移用待矫正特征点用s2表示，
……
，第p位移用匹配点对中的第p位移用待矫正特征点用s
p
表示，等等，这里，下标1、2，
……
，p可以理解为排序符号。
39.旋转角计算单元42用于分别计算对应的基准线段与待矫正线段之间的旋转角，得到多个线段旋转角，对多个线段旋转角求平均，得到图像旋转角。
40.具体来说，计算每一对对应的基准线段和待矫正线段之间的旋转角，在有n-1对对应的基准线段和待矫正线段的情况下，将计算得到n-1个旋转角，那么这n-1个旋转角的平均值即为图像旋转角。举例来说，第一旋转用基准特征点a1的特征点坐标为(x
a1
,y
a1
)、第二旋转用基准特征点a2的特征点坐标为(x
a2
,y
a2
)，
……
，第n旋转用基准特征点an的特征点坐标为(x
an
,y
an
)，第一旋转用待矫正特征点b1的特征点坐标为(x
b1
,y
b1
)、第二旋转用待矫正特征点b2的特征点坐标为(x
b2
,y
b2
)，
……
，第n旋转用待矫正特征点bn的特征点坐标为(x
bn
,y
bn
)，第一基准线段l
a1
＝a1a2与第一待矫正线段l
b1
＝b1b2之间的旋转角用δθ1表示、第二基准线段l
a2
＝a2a3与第二待矫正线段l
b2
＝b2b3之间的旋转角用δθ2表示，
……
，第j(j＝1,
2,
……
,n)基准线段l
aj
＝a
jaj+1
与第j待矫正线段l
bj
＝b
jbj+1
之间的旋转角用δθj表示，
……
，第n-1基准线段l
an-1
＝a
n-1an
与第n-1待矫正线段l
bn-1
＝b
n-1bn
之间的旋转角用δθ
n-1
表示，需要说明的是，本实施方式中的旋转角为待矫正线段相对于基准线段的旋转角(例如，δθ1表示第一待矫正线段l
b1
＝b1b2相对于第一基准线段l
a1
＝a1a2的旋转角)，那么，图像旋转角可以通过公式(1)来计算：
[0041][0042]
在公式(1)中，表示图像旋转角(即所有的待矫正线段相对于基准线段的旋转角的平均值)，δθj表示第j待矫正线段相对于第j基准线段的旋转角。
[0043]
在得到图像旋转角之后，在本实施方式中，可以将待矫正图像旋转(关于旋转角的正负值，可以根据实际情况来确定)，得到经过旋转矫正的图像，即中间矫正图像。
[0044]
位移计算单元43用于计算同一位移用匹配点对中位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，得到多个特征点位移，对多个特征点位移求平均，得到图像位移。
[0045]
具体来说，计算每一个位移用匹配点对中的位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，根据每一个位移用匹配点对中的位移用待矫正特征点的特征点坐标和位移用基准特征点的特征点坐标，可以计算得到位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，更具体地，第一位移用待矫正特征点s1相对于第一位移用基准特征点r1的偏移位移用δd1(x
s1-x
r1
,y
s1-y
r1
)表示、第二位移用待矫正特征点s2相对于第二位移用基准特征点s2的偏移位移用δd2(x
s2-x
r2
,y
s2-y
r2
)表示，
……
，第g(g＝1,2,
……
,p)位移用待矫正特征点rj相对于第g位移用基准特征点sg的偏移位移用δdg(x
sg-x
rg
,y
sg-y
rg
)表示，第p位移用待矫正特征点s
p
相对于第p位移用基准特征点r
p
的偏移位移用δd
p
(x
sp-x
rp
,y
sp-y
rp
)表示，那么，图像位移可以通过公式(2)计算：
[0046][0047]
在公式(2)中，表示图像位移(即所有位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移的平均值)，δxg表示第g位移用待矫正特征点相对于第g位移用基准特征点在x轴方向的偏移位移x
sg-x
rg
，δyg表示第g位移用待矫正特征点相对于第g位移用基准特征点在y轴方向的偏移位移y
sg-y
rg
。
[0048]
在得到图像位移之后，在本实施方式中，可以将经过旋转矫正的图像(即中间矫正图像)平移(关于平移的位移的正负值，可以根据实际情况来确定)，得到经过旋转矫正和平移矫正的图像，即原位化图像。
[0049]
需要说明的是g的值与j的值可能相同，也可能不同。
[0050]
旋转用匹配单元31还用于：分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点选取多个旋转用欧氏距离中的最小值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对；或分别计算每一个旋转用待矫正特
征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点分别计算对应的多个旋转用欧氏距离中的最小值和第二小值的旋转用比值，小于旋转用预定阈值的旋转用比值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
[0051]
简要来说，首先计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，再根据得到的欧氏距离的大小来确定旋转用匹配点对，最终确定的旋转用匹配点对的数量应当是小于或等于旋转用基准特征点数量与旋转用待矫正特征点数量中的较小值。
[0052]
本实施方式给出了旋转用匹配单元31计算得到旋转用匹配点对的两种方式：第一种方式，分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点选取多个旋转用欧氏距离中的最小值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对；第二种方式，分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点分别计算对应的多个旋转用欧氏距离中的最小值和第二小值的旋转用比值，小于旋转用预定阈值的旋转用比值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
[0053]
仍以本实施方式为例，旋转用基准特征点用a表示，基准图像共有m(m为正整数，且m≥n)个旋转用基准特征点，分别为a1、a2，
……
，am，其中1≤m≤m，am的特征向量用am(a
m1
,a
m2
,a
m3
,...,a
mk
)表示，待矫正图像共有q(q为正整数，且q≥n)个旋转用待矫正特征点，分别为b1、b2，
……
，bq，其中1≤q≤q，bq的特征向量用bq(b
q1
,b
q2
,b
q3
,...,b
qk
)表示，可以理解，k为特征点(包括旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点)的特征向量维数。那么，待矫正图像中的每一个旋转用待矫正特征点分别与基准图像中所有旋转用特征点的特征向量分别计算欧氏距离d
mq
，计算公式如下：
[0054][0055]
在公式(3)中，k为特征向量维数。
[0056]
旋转用匹配单元31计算得到旋转用匹配点对的第一种方式如下：通过公式(3)，针对旋转用待矫正特征点bq，计算欧氏距离d
mq
，将得到的d
mq
组成欧氏距离数组{d
mq
}，并对{d
mq
}中的所有元素按大小进行排列，最小的d
mq
对应的点am即为基准图像中与bq点最匹配的点，即最小的d
mq
对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
[0057]
旋转用匹配单元31计算得到旋转用匹配点对的第二种方式如下：通过公式(3)，针对旋转用待矫正特征点bq，计算欧氏距离d
mq
，将得到的d
mq
组成欧氏距离数组{d
mq
}，并对{d
mq
}中的所有元素按大小进行排列，选出{d
mq
}中的最小值(d
mq
)
min
和第二小的值(d
mq
)
2ndmin
，并计算最小值(d
mq
)
min
与第二小的值(d
mq
)
2ndmin
的距离比，即(d
mq
)
min
/(d
mq
)
2ndmin
，并设定预定阈值，可以将预定阈值设定为0.2，在(d
mq
)
min
/(d
mq
)
2ndmin
小于0.2的情况下，将d
mq
所对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
[0058]
位移用匹配单元32还用于：分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距
离，针对每一个位移用待矫正特征点选取多个位移用欧氏距离中的最小值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对；或分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点分别计算对应的多个位移用欧氏距离中的最小值和第二小值的位移用比值，小于位移用预定阈值的位移用比值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对。
[0059]
这里给出了位移用匹配单元32计算得到位移用匹配点对的两种方式，在本技术中，位移用匹配单元32计算得到位移用匹配点对的两种方式与旋转用匹配单元31计算得到旋转用匹配点对的两种方式的计算方式类似，于此不予赘述。
[0060]
图3是本发明提供的将待矫正图像进行原位化过程的图示，如图3所示，整个过程包括：
[0061]
步骤s301，提取旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点。
[0062]
步骤s302，对旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行特征点匹配，以得到旋转用匹配点对。
[0063]
步骤s303，计算图像旋转角，即根据旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算得到图像旋转角。
[0064]
步骤s304，旋转待矫正图像，即根据图像旋转角旋转待矫正图像，得到中间矫正图像。
[0065]
步骤s305，提取位移用基准特征点和位移用待矫正特征点。
[0066]
步骤s306，对位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行特征点匹配，以得到位移用匹配点对。
[0067]
步骤s307，计算图像位移，即根据位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算得到图像位移。
[0068]
步骤s308，平移待矫正图像，根据步骤s304中得到的中间矫正图像进行平移矫正，得到原位化图像。
[0069]
图4是本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量方法的流程图，如图4所示，该方法包括：
[0070]
步骤s401，获取基准图像和待矫正图像；
[0071]
步骤s402，分别提取基准图像和待矫正图像的特征点，得到基准特征点和待矫正特征点；
[0072]
步骤s403，对基准特征点和待矫正特征点进行匹配，得到多个匹配点对；
[0073]
步骤s404，根据多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移；
[0074]
步骤s405，根据图像旋转角和图像位移对待矫正图像进行矫正，得到原位化图像。
[0075]
其中，本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量方法还包括：分别提取基准图像和待矫正图像的特征点，得到旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点；对旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对；根据多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的位置计算所述图像旋转角；根据图像旋转角对待矫正图像进行矫正，得到中间矫正图像；分别提取基准图像和中间矫正图像
的特征点，得到位移用基准特征点和位移用待矫正特征点；对位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对；根据多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的位置计算所述图像位移；根据图像位移对中间矫正图像进行矫正，得到原位化图像。
[0076]
其中，根据所述多个匹配点对中的基准特征点和待矫正特征点的位置计算图像旋转角和图像位移包括：对多个旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点进行排序，同一旋转用匹配点对中的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点的排序符号一致，其中，相邻排序符号的两个旋转用基准特征点构成基准线段，相邻排序符号的两个旋转用待矫正特征点构成待矫正线段，分别得到多个基准线段和多个待矫正线段，多个基准线段与所述多个待矫正线段一一对应；分别计算对应的基准线段与待矫正线段之间的旋转角，得到多个线段旋转角，对多个线段旋转角求平均，得到图像旋转角；对多个位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点进行排序，同一位移用匹配点对中的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点的排序符号一致；以及计算同一位移用匹配点对中位移用待矫正特征点相对于位移用基准特征点的偏移位移，得到多个特征点位移，对多个特征点位移求平均，得到图像位移。
[0077]
其中，对所述旋转用基准特征点和所述旋转用待矫正特征点进行匹配，得到多个旋转用匹配点对包括：分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点选取多个旋转用欧氏距离中的最小值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对；或分别计算每一个旋转用待矫正特征点与所有旋转用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个旋转用待矫正特征点对应的多个旋转用欧氏距离，针对每一个旋转用待矫正特征点分别计算对应的多个旋转用欧氏距离中的最小值和第二小值的旋转用比值，小于旋转用预定阈值的旋转用比值对应的旋转用基准特征点和旋转用待矫正特征点作为旋转用匹配点对。
[0078]
其中，对所述位移用基准特征点和所述位移用待矫正特征点进行匹配，得到多个位移用匹配点对包括：分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点选取多个位移用欧氏距离中的最小值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对；或分别计算每一个位移用待矫正特征点与所有位移用基准特征点之间的欧氏距离，得到与每一个位移用待矫正特征点对应的多个位移用欧氏距离，针对每一个位移用待矫正特征点分别计算对应的多个位移用欧氏距离中的最小值和第二小值的位移用比值，小于位移用预定阈值的位移用比值对应的位移用基准特征点和位移用待矫正特征点作为位移用匹配点对。
[0079]
需要说明的是，本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量方法的具体细节及益处与本发明提供的基于图像原位化处理的应变测量系统类似，于此不予赘述。
[0080]
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
[0081]
通过本发明提供的技术方案，很好地实现了数字图像自动化原位矫正，具有自动
化程度高、精度高、处理效率高的优点，能够有效矫正数字图像的偏移位移和偏斜角度。在得到原位化图像之后，可以将基准图像与经过矫正处理的原位化图像导入数字图像相关法(digital image correlation，dic)软件中，从而可以计算得到待测物体产生的应变。
[0082]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0083]
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。