[发明专利]基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取待测混凝土的三维重建体图像；确定相关系数函数，根据相关系数函数计算获得待测混凝土内部子体块的相关性评价；

步骤2，基于步骤1获得的相关性评价，通过爆炸搜索算法来寻找与参考子体块灰度相似程度最大的目标子体块来确定整体素位移；

步骤3，将步骤2确定的整体素位移作为变形初值进行亚体素求解，获得亚体素精度位移；

步骤4，根据亚体素精度位移计算结果求取应变场，完成数字图像相关法计算，获得混凝土内部变形量。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，步骤1中，所述获取待测混凝土的三维重建体图像的具体步骤包括：

通过测量系统拍摄获取待测混凝土各方向的数字图像；将各方向的数字图像进行三维重建，获得待测混凝土的三维重建体图像；

其中，所述测量系统包括：加载设备、直流光源、图像采集设备、计算机和DVC测量系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，步骤1中，确定相关系数函数，根据相关系数函数计算获得待测混凝土内部子体块的相关性评价的具体步骤包括：

使用对灰度线性变化敏感度低的零均值归一化互相关函数来确定相关系数函数；

优化对局部差异敏感性确定相关系数函数为平均归一化互相关；

在目标函数中增加曲率惩罚确定抑制固有噪声的目标函数；

根据目标函数计算获得待测混凝土内部子体块的相关性评价。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，步骤2具体包括：

在搜索空间内初始化n个子体块点确定初始炸点；

计算变形前后的灰度分布相似程度值确定历史最优点；

对所有子体块执行爆炸搜索算子确定炸点是否更新与爆炸半径更新公式；

计算所有炸点的适应值确定需要迁移的炸点；

判断变异概率与产生的随机数大小确定需要进行变异操作的炸点；

设置迭代终止条件nmax DT确定最终输出整体素位移；其中，maxDT表示设定的最大迭代次数。

5.根据权利要求1所述的一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，步骤3具体包括：

将混凝土三维体图像的整体素位移的测量结果作为迭代初值；

采用可描述刚体平移、转动、拉伸变形和剪切变形的线性位移函数表示变形后参数变化；

通过双三插值法进行计算，获取目标体素点包含亚体素位移、位移梯度以及灰度偏移因子和尺度变化因子的待求参数矢量；

确定体素点的目标函数进行迭代求解，获得混凝土亚体素位移值。

6.根据权利要求1所述的一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量方法，其特征在于，步骤4中，所述根据亚体素精度位移计算结果求取应变场的具体步骤包括：

通过对离散位移数据的局部子区利用用二维多项式分区域逐点拟合，获得拟合多项式；

通过最小二乘求解拟合多项式，获得拟合多项式的各项系数；

将拟合子区中间点利用拟合多项式系数求取对应值和其各阶导数，获得平滑和差分结果；

将局部子区移至下一个数据点进行计算，得到新的平滑和差分结果，获得混凝土内部应变场。

7.一种基于改进数字体图像相关法的混凝土内部变形测量系统，其特征在于，包括：

相关性评价获取模块，用于获取待测混凝土的三维重建体图像；确定相关系数函数，根据相关系数函数计算获得待测混凝土内部子体块的相关性评价；

整体素位移获取模块，用于基于获得的相关性评价，通过爆炸搜索算法来寻找与参考子体块灰度相似程度最大的目标子体块来确定整体素位移；

亚体素精度位移获取模块，用于将确定的整体素位移作为变形初值进行亚体素求解，获得亚体素精度位移；

变形量获取模块，用于根据亚体素精度位移计算结果求取应变场，完成数字图像相关法计算，获得混凝土内部变形量。