在土木工程结构监测中,应变通常是需要观测的主要物理量之一。常用的测量方法是将应变片直接粘贴在构件被检测部位,贴片、焊线、封片等工作常常在几米乃至几十米的高空进行,操作十分不便,质量很难保证,效率相当低,而且测量值受环境温度和湿度影响很大,经常有些点的数值漂移很大,测量数据可信度低。针对这些不足之处,开发远距离、非接触的应变测量系统非常必要。本课题的主要研究内容和目标是利用图像处理技术完成应变的测量。建立了数字图像的数学模型,研究了图像的采集、预处理、亚像素形心定位和系统标定等问题。结合应变测量的特征,根据理想光学系统成像原理,考虑轴对称和非轴对称畸变,采用基于区域生长法的曲面拟合自动标定方法。该方法采用三次多项式,拟合物空间坐标系与像素空间坐标系之间的对应关系,通过测量图像中目标的像素变化,利用此对应关系得到物空间中的实际位置变化。野外场景比较复杂,要达到实时动态跟踪目标,要求算法简单快捷,并要保证跟踪的稳定性和精度,采用窗口形心跟踪算法和形心搜索法。本研究基于成本低廉的工业CCD摄像机和相应的图像采集盒及USB2.0接口,配合笔记本电脑进行图像的采集与处理,系统构成简练易行。在Windows XP环境下,采用Visual C++6.0开发了基于图像处理技术的应变测量系统软件。以悬臂钢梁的应变测量试验为对象进行了验证,证明了其在理论技术与实践中的可行性。