件和CMOS(互补金属氧化物导体)器件两种，一般认为CCD比CMOS的成像质 量要好，但是CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。 事实上经过技术改造，目前CCD和CMOS的实际效果的差距己经减小了不少。 而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多摄像头生产厂商采 用的CMOS感光元件。摄像机采集到的图像经数字化之后，每幅图像被离散成 m×n像素的灰度矩阵，m×n的大小即为分辨率。在拍摄区域一定的情况下，分 辨率越大，两像素点之间的实际距离就越小，测量精度就越高。信噪比是摄像机 的真实图像信号与噪声信号的比值，单位为分贝，信噪比越大采集图像中噪声信 号所占的比例就越小，图像就越真实。因此数字图像相关测量系统中要选用较大 信噪比的摄像机，一般要求信噪比要达到45dB以上。焦距也是摄像机性能的重 要参数，为了减小因摄像机靶面与被测量物表面不平行的位移的影响，数字图像 相关测量系统中应使用长焦距远心镜头摄像机，而且为了保证图像的相关性，不 宜用自动调焦的摄像机。帧速率是摄像机每秒可采集图像的张数，为了满足动态 测量的需要，帧速率不宜太低。另外数字图像相关测量系统中的摄像机不同于普 通的数码相机，普通的数码相机因图像的畸变较大，不能用于专业的测量中。 光源和计算机也是数字图像相关测量系统中重要的组成部分。为了保证图像 的质量和变形前后图像的相关性，要求光源可以提供一个均匀稳定的光场。在白 天且测量时间不是很长的情况下，自然光就可以满足要求。如果光线不足或者夜 间测量则可用人工光源。计算机是数字图像相关计算的载体，一方面采集到的图 像要通过数据线传输并存储到计算机中：另一方面需要在计算机中编制程序或者 软件对图像进行处理和计算，因此计算机的运算速度也很大程度上决定了数字图 像相关方法的数据处理时间， 另外，数字图像相关测量过程中还对被测物表面提出了一定的要求：表面可 以近似为一个平面：被测物变形主要在面内，离面位移可以忽略：表面具有类似散 斑图的随机灰度分布。前面两个条件一般很难人工干预，只能通过进行一些近似 处理尽量降低影响。最后一个条件相对比较容易解决，实际上很多土木工程中的 结构或构件表面（如混凝土表面、岩石表面等）本身就满足这一要求，如果不满足 可以在喷制人工散斑。 1.2数字图像相关的基本原理 数字图像相关测量系统采集到的图像实际是以矩阵的形式存储在计算机中， 为了方便表述，可以用x,y)代表变形前的图像，gx',y)代表变形后的图像。数 字图像相关方法的基本原理如图1-2所示，先在变形前的图像中以待测量点 (0,)为中心选取一定大小的子区作为参考图像子区，然后通过一定的相关搜索 件和 CMOS(互补金属氧化物导体)器件两种，一般认为 CCD 比 CMOS 的成像质 量要好，但是 CCD 制造工艺较复杂，采用 CCD 的摄像头价格都会相对比较贵。 事实上经过技术改造，目前 CCD 和 CMOS 的实际效果的差距已经减小了不少。 而且 CMOS 的制造成本和功耗都要低于 CCD 不少，所以很多摄像头生产厂商采 用的 CMOS 感光元件。摄像机采集到的图像经数字化之后，每幅图像被离散成 m n  像素的灰度矩阵， m n  的大小即为分辨率。在拍摄区域一定的情况下，分 辨率越大，两像素点之间的实际距离就越小，测量精度就越高。信噪比是摄像机 的真实图像信号与噪声信号的比值，单位为分贝，信噪比越大采集图像中噪声信 号所占的比例就越小，图像就越真实。因此数字图像相关测量系统中要选用较大 信噪比的摄像机，一般要求信噪比要达到 45dB 以上。焦距也是摄像机性能的重 要参数，为了减小因摄像机靶面与被测量物表面不平行的位移的影响，数字图像 相关测量系统中应使用长焦距远心镜头摄像机，而且为了保证图像的相关性，不 宜用自动调焦的摄像机。帧速率是摄像机每秒可采集图像的张数，为了满足动态 测量的需要，帧速率不宜太低。另外数字图像相关测量系统中的摄像机不同于普 通的数码相机，普通的数码相机因图像的畸变较大，不能用于专业的测量中。 光源和计算机也是数字图像相关测量系统中重要的组成部分。为了保证图像 的质量和变形前后图像的相关性，要求光源可以提供一个均匀稳定的光场。在白 天且测量时间不是很长的情况下，自然光就可以满足要求。如果光线不足或者夜 间测量则可用人工光源。计算机是数字图像相关计算的载体，一方面采集到的图 像要通过数据线传输并存储到计算机中;另一方面需要在计算机中编制程序或者 软件对图像进行处理和计算，因此计算机的运算速度也很大程度上决定了数字图 像相关方法的数据处理时间。 另外，数字图像相关测量过程中还对被测物表面提出了一定的要求:表面可 以近似为一个平面;被测物变形主要在面内，离面位移可以忽略;表面具有类似散 斑图的随机灰度分布。前面两个条件一般很难人工干预，只能通过进行一些近似 处理尽量降低影响。最后一个条件相对比较容易解决，实际上很多土木工程中的 结构或构件表面(如混凝土表面、岩石表面等)本身就满足这一要求，如果不满足 可以在喷制人工散斑。 1.2 数字图像相关的基本原理 数字图像相关测量系统采集到的图像实际是以矩阵的形式存储在计算机中， 为了方便表述，可以用 f(x, y)代表变形前的图像，g(x’, y’)代表变形后的图像。数 字图像相关方法的基本原理如图 1-2 所示，先在变形前的图像中以待测量点 (x0, y0)为中心选取一定大小的子区作为参考图像子区，然后通过一定的相关搜索