[發明專利]一種多尺度數字圖像相關測量方法

在審

• 申請號: 202110029798.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112857243A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陳振寧;孫偉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種多尺度數字圖像相關測量方法，步驟如下：1）制作多尺度數字散斑場；2）構建多波段/多光譜數字圖像相關測量系統，采集各個散斑圖；3）計算各尺度變形場。本發明與多尺度數字圖像相關系統聯合使用，保證每個尺度的數字散斑場對應測量系統中該尺度下的最優化數字散斑場，以滿足不同分辨率尺度的測量需求，提高物體或構件多尺度測量的精度和效率。

技術領域

本發明屬于實驗固體力學技術領域，本發明涉及在不同分辨率尺度（scale）下的數字圖像相關測量及其可重復性數字散斑場的優化制作，以及使用這種優化制作的多尺度數字散斑場進行的數字圖像相關測量，具體指代一種多尺度數字圖像相關測量方法。

背景技術

數字圖像相關（Digital Image Correlation, DIC）是一種新型的非接觸式光學測量方法，現被應用于多個學科領域。其以附著在被測物體表面隨機分布的散斑為載體，通過追蹤散斑、分析其變形前后的概率相關性，來確定物體的運動和變形信息。作為測量信息載體的散斑分為人工散斑和數字散斑場。傳統的制作人工散斑的方法具有操作難、精度和穩定性差等劣勢，一種由計算機設計和優化散斑、由激光雕刻或水轉印等直接打印或間接轉印制作的散斑在數字圖像相關測量的計算精度和計算效率方面有著出色表現，因而正在逐漸替代人工散斑，這樣的散斑被稱之為數字散斑場或數字散斑。對物體或構件在多個尺度下的同步追蹤和變形測量，有利于更精準研究其力學機理等信息，而如何在同一個物體或構件上制作多尺度散斑，保證在每一個尺度的測量中散斑都能夠表現出最佳散斑狀態，這是多尺度數字圖像相關測量中亟待解決的關鍵問題。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種多尺度數字圖像相關測量方法，以解決現有技術中多尺度散斑制作過程中操作難、精度和穩定性差的問題；本發明與多尺度數字圖像相關系統聯合使用，保證每個尺度的數字散斑場對應測量系統中該尺度下的最優化數字散斑場，以滿足不同分辨率尺度的測量需求，提高物體或構件多尺度測量的精度和效率。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種多尺度數字圖像相關測量方法，步驟如下：

1）制作多尺度數字散斑場；

2）構建多波段/多光譜數字圖像相關測量系統，采集各個散斑圖；

3）計算各尺度變形場。

進一步地，所述步驟1）具體包括：

11）設計優化數字散斑場的參數，針對每個測量的尺度，選擇優化數字散斑場的分辨率或物理尺寸；

12）清潔試件表面，根據需要噴涂底漆；

13）逐個印制n個尺度的每一個尺度下的數字散斑場。

進一步地，所述步驟13）中 通過兩種方式完成印制：

第一種：通過n種不同油、墨或涂料依次印制對應尺度下的數字散斑場；

第二種：通過一種油、墨或涂料印制自身帶的兩個不同尺度信息的數字散斑場，替代上述第一種中與這兩個尺度對應的兩種油、墨或涂料分兩次印制的兩種波段/光譜數字散斑場，剩余n-2個尺寸的數字散斑場采取第一種或第二種方法制作。

所選油、墨或涂料本身無色，被紫外燈光源激發的光與其它所選油、墨或涂料被激發出的光分離，即所用油、墨或涂料的選擇與濾波片帶通波段一一對應。

進一步地，所述步驟2）中的多波段/多光譜數字圖像相關測量系統，包括：n組照相機、紫外燈光源、數據采集與處理系統；

所述 n組照相機由圖形傳感器、鏡頭和帯通濾波片組成，帶通濾波片的選擇與制作每個尺度數字散斑場所用的油、墨或涂料一一對應：要求只允許該尺度下紫外光照明油、墨或涂料所被激發的光波全部通過或部分通過，其它尺度下被激發光的波段全部被截斷；