[发明专利]一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法

权利要求书

1.一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法，其特征在于，包括：

在加载测试前首先采集若干静态图像，用于评价系统静态噪声与位移场跟踪精度，将系统静态的位移场跟踪精度等效为应变计算子区大小选择的上限值；

根据相关函数求解得到的亚像素精度位移场，提出局部变形梯度强度评价参数，用于描述局部非均匀变形的强度；

根据局部变形梯度强度不同程度地调低应变计算子区大小，实现动态选择过程。

2.如权利要求1所述的一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法，其特征在于：在非均匀变形梯度强度较小的地方，选择较大的应变计算子区；而在非均匀变形梯度强度较大的地方，选择较小的应变计算子区。

3.如权利要求1所述的一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法，其特征在于：具体步骤如下：

1)采集被测件表面变形前和变形后的散斑图像，变形前的散斑图像称为参考图像，变形后的散斑图像称为目标图像；

2)在试验加载前，采集20张以上静态图像，用于评价系统静态噪声与位移场跟踪精度，从而确定应变计算子区大小选择的上限值；

3)在参考图像上划分感兴趣计算分析区域，称为ROI；

4)在ROI内划分用于计算位移场和应变场的网格节点，网格节点间距为5～10像素；

5)在参考图像中，以步骤3)的ROI内按照步骤4)所划分的任意网格节点为中心，分别建立边长为Subset size的相关子区，称为参考图像子区；

6)在目标图像中，以步骤5)的参考图像子区为相关函数匹配范围，求解对应节点的目标图像子区；

7)定义形函数，用于描述加载过程中从参考图像子区到目标图像子区的变形情况；

8)定义灰度插值函数，用于构造对应参考图像子区灰度矩阵和形函数参数的目标图像子区灰度矩阵；

9)定义相关函数，结合步骤6)-8)所定义的形函数与灰度插值函数，对步骤3)的ROI内按照步骤4)所划分的网格节点，迭代求解亚像素精度位移；

10)按照所提相关函数，逐一求解步骤4)所划分的全部网格节点的位移，构成步骤3)的ROI内全部网格节点位移场；

11)基于局部最小二乘原理的应变场求解方法，构建从步骤10)所得位移场到应变场的计算过程；

12)在参考图像中，以任意网格节点为中心，建立边长为Filter size的应变计算子区，用于步骤11)的计算过程；

13)定义局部变形梯度强度评价参数，用于描述局部非均匀变形的强度，并求解在不同FiLter size下对应函数值，Filter size的取值范围为5～21；

14)步骤12)中Filter size的上限由步骤2)确定，逐步向下调整，在步骤13)所得的函数表中查找最适值；

15)将步骤14)中所得的Filter size值代入步骤11)，逐一求解网格节点应变向量，构建集合得到应变场。

4.如权利要求3所述的一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法，其特征在于：步骤7)中，形函数定义如下：

一阶形函数：

二阶形函数：

其中，u(x，y)、v(x，y)分别表示平面内坐标(x，y)处的水平和竖直方向位移，a₀₀、a₁₀、a₀₁、a₂₀、a₁₁、a₀₂、b₀₀、b₁₀、b₀₁、b₂₀、b₁₁、b₀₂为形函数各项系数；形函数是描述子区变形特征的函数，由形函数系数确定其具体变形情况，若已知形函数系数，则输入坐标(x，y)，即可得对应点的位移u(x，y)、v(x，y)；反之，若已知一系列坐标与对应点位移关系，则可通过最小二乘方法拟合求解形函数系数。

5.如权利要求3所述的一种在数字图像相关法中应变场子区动态选择方法，其特征在于：步骤8)中，插值方法为双线性插值法或双三次样条插值法。