基于像素导向有限元的机械变形增强现实仿真方法及系统技术方案

技术编号:46443733 阅读:13 留言:0更新日期:2025-09-19 20:44
本发明专利技术公开了一种基于像素导向有限元的机械变形增强现实仿真方法及系统,所述方法包括:获取仿真对象未变形状态下的多角度图像,建立世界坐标系与图像平面间的双向几何映射关系;建立仿真对象的三维有限元模型;构建可见性分类矩阵;求解仿真对象在受荷状态下有限元节点的三维物理位移,将其映射至二维图像坐标系,计算各个有限元节点的二维像素位移,插值生成全域像素位移场;将仿真对象可见部分的原始图像像素映射至变形后亚像素位置,将原始图像的像素亮度分配给相邻像素;对亮度迁移后的变形图像进行修正,对修正变形图像的背景区域进行亮度处理,得到仿真变形图像。本发明专利技术可以实现结构变形的高精度实景模拟,显著提升机械变形仿真的视觉真实性与工程适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于像素导向有限元的机械变形增强现实仿真方法及系统,属于计算机视觉与计算力学交叉领域。


技术介绍

1、有限元方法(fem)作为计算力学领域的核心技术,被广泛应用于航空航天、机械工程、土木工程及生物医学工程中,以分析与预测物理系统的行为。与此同时,计算机视觉(cv)通过实施自动化图像处理算法、先进数值模拟技术以及改进的人机交互框架,成为提升有限元分析效率、精度与易用性的关键工具。真实场景与物体的视觉属性为传统有限元分析与可视化提供了新的视角与表现形式,从而拓展了其在科学研究与工程实践中的潜在应用。

2、当前有限元与计算机视觉的融合研究主要包括以下四类方法:

3、(1)数字图像相关法(dic):数字图像相关法通过在结构表面制备散斑图案,分析加载前后图像的亮度变化来验证有限元模型。例如,通过量化铝合金试件在拉伸载荷下的位移分布,可表征与portevin-le chatelier带相关的局部应变现象;此外,利用dic技术研究材料疲劳裂纹扩展行为时,可通过对比实验与有限元结果验证模型精度。然而,dic技术依赖人工散斑获取数字本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于像素导向有限元的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述采用张正友标定法识别相机内参矩阵和外参矩阵,建立世界坐标系与图像平面间的双向几何映射关系,具体包括:

3.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述计算有限元节点在相机坐标系下的深度值并进行排序,根据各个有限元节点的遮挡情况,更新可见性分类矩阵,以区分前景物体可见部分与背景区域,具体包括:

4.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述求解仿真对象在受荷状态下有限元节...

【技术特征摘要】

1.一种基于像素导向有限元的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述采用张正友标定法识别相机内参矩阵和外参矩阵,建立世界坐标系与图像平面间的双向几何映射关系,具体包括:

3.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述计算有限元节点在相机坐标系下的深度值并进行排序,根据各个有限元节点的遮挡情况,更新可见性分类矩阵,以区分前景物体可见部分与背景区域,具体包括:

4.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述求解仿真对象在受荷状态下有限元节点的三维物理位移,将三维物理位移映射至二维图像坐标系,计算各个有限元节点的二维像素位移,插值生成全域像素位移场,具体包括:

5.根据权利要求1所述的机械变形增强现实仿真方法,其特征在于,所述根据全域像素位移场将仿真对象可见部...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈太聪庄净羽
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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