距离约束D‑ORB初值估计的数字图像相关测量

王雯; 苗雨; 张芳; 吕明智

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.11.11

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (11) : 1631-1639. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.11.11

光学计量

距离约束D‑ORB初值估计的数字图像相关测量

王雯 ¹^,³ ,
苗雨 ²^,³ ,
张芳 ¹^,³ ,
吕明智 ²^,³

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Digital Image Correlation Measurement Based on Distance Constrained D‑ORB Initial Value Estimation

WANG Wen ¹^,³ ,
MIAO Yu ²^,³ ,
ZHANG Fang ¹^,³ ,
LV Mingzhi ²^,³

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摘要

数字图像相关法的计算效率和求解精度受搜索初值影响较大。提出一种基于距离约束D-ORB的初值估计方法，用于数字图像相关测量中。首先利用D-ORB算法提取特征点，并改进BRIEF描述子以描述特征；然后基于距离约束的网格运动统计算法对匹配点对进行筛选，以保证匹配点对的准确性和可靠性；接着，基于筛选后的匹配点对利用仿射变换求取初值；最后利用反向组合高斯牛顿法迭代求解得到精确的位移和形变信息。基于此方法，利用数字图像相关技术测量了平移、拉伸和旋转时的变形，实验中平移变形的测量误差小于0.003 px，旋转变形的测量误差小于0.05 °，拉伸变形的测量误差均小于1%。

Abstract

The computational efficiency and solution accuracy of digital image correlation method are greatly affected by the search initial value. A distance constrained D-ORB based initial value estimation method is proposed and applied in digital image correlation measurement. Firstly， the D-ORB algorithm is proposed to extract feature points， and the BRIEF descriptor is improved to describe the features. Then， a distance constrained grid motion statistical algorithm is used to screen matching point pairs to ensure their accuracy and reliability. Next， based on the filtered matching point pairs， the initial values are obtained using affine transformation. Finally， the inverse combination Gaussian Newton method is used to iteratively solve for accurate displacement and deformation information. Based on this method， digital image correlation technology is used to measure the deformation during translation， stretching， and rotation. In the experiment， the measurement error of translation deformation is less than 0.003 px， the measurement error of rotation deformation is less than 0.05 °， and the measurement error of stretching deformation is less than 1%.

关键词

Key words

optical metrology / digital image correlation / initial value estimation / feature matching / distance relation constraints / inverse combinatorial Gaussian Newton method

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王雯, 苗雨, 张芳, 等. 距离约束D‑ORB初值估计的数字图像相关测量[J]. 计量学报. 2025, 46(11): 1631-1639 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.11.11

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中图分类号： TB96

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