研究團(tuán)隊于2026年10月16日在《工程成果》（Results in Engineering）期刊發(fā)表研究，系統(tǒng)對比了盧卡斯-卡納德（Lucas-Kanade）光流法與四種基于特征點(diǎn)的跟蹤算法，以評估其在先進(jìn)高強(qiáng)鋼彎曲-拉伸試驗(yàn)中測量局部運(yùn)動學(xué)的有效性與精度。

該研究針對傳統(tǒng)數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）在金屬成形接觸摩擦環(huán)境中易失效的痛點(diǎn)，采用彎曲-拉伸（BUT）簡化模型作為測試平臺。試驗(yàn)使用厚度1毫米的QP980與TRIP590/TRIP580高強(qiáng)鋼試樣，表面噴涂高對比度隨機(jī)散斑。測試矩陣涵蓋3、7、15毫米/秒的拉伸速度，30、45、60度的接觸角，19至26毫米的壓頭直徑，以及干態(tài)、液態(tài)和固態(tài)潤滑條件。數(shù)據(jù)采集由配備索尼IMX178傳感器的工業(yè)相機(jī)完成，分辨率為2560×1920像素，幀率30幀/秒。

在算法對比中，研究團(tuán)隊對五種方法實(shí)施了嚴(yán)格的公平性控制：統(tǒng)一掩膜工作區(qū)域，關(guān)鍵點(diǎn)分布為六條平行帶以防聚集，并采用相同的驗(yàn)證過濾器（描述符距離比率測試、位移限制及RANSAC仿射估計剔除異常值）。其中，特征類算法（ORB、KAZE、AKAZE-MLDB、SIFT）每幀無條件重新檢測關(guān)鍵點(diǎn)，而盧卡斯-卡納德算法僅在初始階段檢測一次Shi-Tomasi角點(diǎn)并持續(xù)追蹤。結(jié)果顯示，盧卡斯-卡納德與AKAZE-MLDB實(shí)現(xiàn)了Zui高的有效跟蹤密度與Zui平滑的速度場，前者幀間點(diǎn)群變異率Zui低（約0.15%）。ORB呈現(xiàn)Zui破碎的運(yùn)動場，SIFT則因視角容差產(chǎn)生清潔但稀疏的測量結(jié)果（平均每幀僅約200個有效匹配）。

研究通過兩項獨(dú)立檢查將光學(xué)測量與機(jī)械現(xiàn)實(shí)錨定。光學(xué)測得的縱向速度與試驗(yàn)機(jī)增量編碼器信號在穩(wěn)定后高度吻合（平均誤差0.189毫米/秒，均方根誤差0.209毫米/秒，皮爾遜相關(guān)系數(shù)0.970）。結(jié)合拉力缸記錄的數(shù)據(jù)構(gòu)建的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，呈現(xiàn)出高強(qiáng)鋼在復(fù)合拉彎摩擦載荷下預(yù)期的平滑單調(diào)響應(yīng)。此外，針對試樣貼合圓柱壓頭產(chǎn)生的投影幾何偏差，曲率修正模型證實(shí)Zui大誤差約0.33毫米（占接觸區(qū)范圍的4%至5%），低于實(shí)驗(yàn)相關(guān)性不確定度，從而驗(yàn)證了單目二維系統(tǒng)在長向位移與相對應(yīng)變測量中的可行性。

研究指出，算法選擇應(yīng)取決于工程意圖：在成像條件理想時，盧卡斯-卡納德適合作為高精度參考；當(dāng)需要魯棒性與連續(xù)空間覆蓋時，具備重檢測能力的KAZE與MLDB更為合適。作者強(qiáng)調(diào)該排名僅適用于所研究的BUT配置，但所建立的均勻算法對比框架與機(jī)械基準(zhǔn)驗(yàn)證方法，為計算機(jī)視覺進(jìn)入接觸主導(dǎo)的金屬板料成形監(jiān)測領(lǐng)域提供了嚴(yán)謹(jǐn)模板。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-16。本文為資料編譯。