[發明專利]一種非連續變形測量方法

有效

• 申請號: 201810294857.7
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108662978B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 卿龍邦;曹國瑞;丁紹強
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種非連續變形測量方法，該測量方法的步驟如下：

第一步：在被測物體表面繪制人工散斑圖案；

第二步：安裝裝置；將兩部平行線光源固定于固定支座上，根據周圍環境光線明暗程度手動調節光照強度；將采集相機固定于三角支架上，同時采集相機通過導線與計算機相連，安裝好所用裝置；

第三步：開動試驗機，對被測物體進行加載實驗，按照預先設定的采集幀率進行圖像采集；

第四步：根據實驗荷載數據信息，均勻挑選圖像，進行擴展裂縫邊界檢測，并標識出擴展裂縫的邊界，得到裂縫擴展區域，根據擴展裂縫邊界的灰度坐標信息，獲取裂縫擴展尺寸；若沒有檢測到擴展裂縫，則通過數字圖像處理得到圖像的全場位移和應變信息；

第五步：對第四步中已經檢測出的裂縫擴展區域進行剝離，獲取裂縫剝離之后的圖像：即將裂縫擴展區域內的灰度數據全部轉化為0或255，以與圖像中其他非裂縫擴展區域進行區分，并突顯裂縫剝離效果，得到裂縫剝離后的圖像；

第六步：對裂縫剝離后的圖像采用數字圖像處理方法進行分析，獲取裂縫擴展尖端所在位置以及該位置處的位移和應變信息，進而得到剝離裂縫擴展區域后的全場位移和應變信息。

2.一種權利要求1所述的非連續變形測量方法所用裝置，其特征在于該裝置包括用于加載被測物體的試驗機、線光源、采集相機、用于對圖像中裂縫擴展區域進行邊緣檢測與剝離并獲取裂縫擴展尺寸信息的裂縫識別模塊以及用于接收裂縫識別模塊傳輸來的去裂縫擴展區域的圖像數據并進行圖像處理分析獲取全場位移和應變信息的圖像處理模塊；被測物體上涂有人工散斑，所述線光源采用兩部平行線光源，光源的兩端垂直設置固定支架，固定支架固定在固定支座上，在固定支架朝向光源的內側上從上至下設有若干數量的卡扣，線光源通過卡扣能固定在固定支架的任意位置上；所述采集相機固定于三角支架上，三角支架底部設有隔震墊；所述采集相機通過數據傳輸導線與計算機相連，實時傳輸圖像數據；裂縫識別模塊和圖像處理模塊均加載在計算機內。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于所述采集相機為靜態采集相機或者高速采集相機。

4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于所述裂縫識別模塊依次對圖像進行直方圖均衡化、中值濾波、圖像二值化操作。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于所述圖像二值化的具體過程是：假設一幅灰度裂縫圖像用f(x,y)表示，其中(x,y)為圖像中像素的坐標位置，若T為閾值，則閾值分割后的二值圖像b(x,y)滿足式(1)，

采用迭代優化的方法來計算閾值T，其具體操作步驟如下：

1)設定閾值：

統計帶裂縫圖像所有像素點位置的最小灰度值T_min、最大灰度值T_max，計算兩者平均值作為初始閾值

2)閾值分割

根據步驟1)得到的初始閾值T，采用式(1)對圖像進行分割，按照式(2)得到目標像素集合G₁和背景像素集合G₂，

G₁＝{f(x,y)≥T},G₂＝{f(x,y)＜T} (2)；

3)均值

按照式(3)計算目標像素集合G₁和背景像素集合G₂的灰度平均值t₁和t₂，

其中，num(G₁)表示目標像素集合G₁中的像素點的總數量；num(G₂)表示目標像素集合G₂中的像素點的總數量；

4)迭代

根據t₁和t₂計算新的閾值重復步驟2)和3)，直至本次迭代閾值T與上一次迭代得到的閾值T相等，則此閾值T即為本張圖像的最合適的閾值，此時終止迭代過程，根據式(1)對該圖像執行二值化處理操作。