BUAA-ElasticMechanics-MembraneAnalogyTwist

这个仓库托管了北京航空航天大学弹性力学课程大作业，题为“薄膜比拟试验探究”的 MATLAB 脚本。由2021级本科生张添翼制作。同时感谢孙铁张汉琛李凯乐王鸿鹏四位同组成员，指导老师毛建兴老师。

仓库功能

Preprocess.m：该脚本主要用于图像的预处理，包括读取图像、转换为灰度图、调整对比度和亮度、应用滤波器以及裁剪图像。
Contours.m：这个脚本用于边缘检测和提取图像的曲线轮廓。它使用了Canny算法来检测边缘，并选择合适的轮廓进行展示。
Transform.m：这段脚本主要关注于从图像中提取实际的数据点，并将图像坐标转换为实际坐标。它还包括对数据的一些初步处理。
Analyze.m：此脚本专注于对提取的数据进行数学分析，包括评估导数、寻找最大和最小斜率的点以及划分斜率区间。
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安装与下载

你需要进行以下步骤来使用 BUAA-ElasticMechanics-MembraneAnalogyTwist：

从 Github Releases 下载zip文件或者单独的文件，保存在一个目录文件中。
安装合适的MATLAB程序。
安装合适的任意PS程序（需要进行一定的绘图）。
运行本脚本。

特点

准确度高
- 本项目对照片进行预处理，保障轮廓更加清晰。
- 采用Canny 算法进行边缘检测，可靠性较高。
方便快捷
- 本项目对于图片进行处理，人工计算量较小。
- 若使用坐标值，可以直接在脚本中处理成为实际数据
易于学习
- 本项目代码简单，结构清晰，利于使用者阅读修改以及学习相关知识。

开发模式

在部分更改正式进入主要脚本之前，它们将被添加到开发模式中。同样，如果你有兴趣加入我们的开发，请从不同分支向我们提交pr。详情

用法

预处理：首先对图片进行适当预处理，我们建议利用类似于Photoshop之类的图片编辑软件，使用钢笔工具（因为这会使你的曲线更加光滑，误差更小）将你薄膜的轮廓进行描边，使用旋转工具将你的照片放正（这一步在最终结果中的影响较为显著）。最后将你预处理的图片命名为一个恰当的名称，放入该脚本所在文件夹。同时修改Preprocess.m中的img = imread('image.png');路径。
运行Preprocess.m完成脚本预处理：运行该脚本后，会提示让你裁剪图片，选好覆盖所有轮廓区域后，双击轮廓内部即完成裁剪。此时，目录下应该出现cropped_image.png
运行Contours.m提论轮廓，查找k：运行后，观察哪一个边界最符合你的实验曲线，然后记下它的索引 k。为了便于分析，我已经添加了获取边界中心点，用于放置文本标签k的功能。你可以通过以下小技巧来快速找到k：
- 查找边界中心点：对于任意一个边界，其标签处于其midPoint附近，所以你可以查找这附近是否有对应的标签
- 通过B 数组来查找：一般来说，我们需要查找的轮廓中包含的数据是最多的，因此可以通过这个特性在数组中寻找。首先你可以去掉以下代码：
```
midPoint = round(mean(boundary, 1));
text(midPoint(2), midPoint(1), sprintf('%d', k), 'Color', 'yellow', 'FontSize', 12)
```
  这段代码的作用是添加文本标签，他可能会让你的电脑卡顿。运行脚本后查看你需要轮廓的最左侧点和最右侧点的x,y的值，双击打开工作区的B数组，在里面找到含有数据最多的二维数组，查看是否与之前的x,y的值对应，若对应，则其序号则为你需要查找的k值。
获取坐标轴距离：若你在记录数据时使用到了坐标纸，那你可以在图中标注出每一条线对应的x的坐标，同时你可以找到这条曲线中心点的坐标（一般是最低点）。对于每一条线的x坐标，你可以填入Transform.m文件中的perx中计算放大比例关系，其方法于高中物理课已经学习到（后三减前三）。中心点的坐标填入x_delta和y_delta。若你在记录数据是未使用坐标纸，请你根据实际偏移原点坐标轴。
运行Transform.m提取数据点并转化为实际坐标：将3中获得的k值代替selected_boundary = B{5}中的5，然后运行。此时应获得合理的x_real和y_real值
利用cftool进行曲线模拟：在matlab命令行中输入cftool，即可打开曲线拟合器。选择x_real和y_real值作为拟合数据，建议以傅里叶函数作为拟合函数进行拟合，可以选择多项傅里叶函数提高拟合准确度。

导出拟合曲线到工作区：拟合完成后，导出拟合曲线到工作区，默认参数即可：

将拟合保存到具有以下名称的MATLAB对象：fittedmodel
将拟合优度保存到具有以下名称的MATLAB结构体：goodness
将你和输出保存到具有以下名称的MATLAB结构体：output

运行Analyze.m获取最终结果：若前面步骤都没问题，则可以成功获得最后结果。按照所得结果绘制k的阶梯图像即可

FAQ

请在Issue中提问问题。

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