[发明专利]一种多尺度数字图像相关测量方法

说明书

本发明公开了一种多尺度数字图像相关测量方法，步骤如下：1）制作多尺度数字散斑场；2）构建多波段/多光谱数字图像相关测量系统，采集各个散斑图；3）计算各尺度变形场。本发明与多尺度数字图像相关系统联合使用，保证每个尺度的数字散斑场对应测量系统中该尺度下的最优化数字散斑场，以满足不同分辨率尺度的测量需求，提高物体或构件多尺度测量的精度和效率。

技术领域

本发明属于实验固体力学技术领域，本发明涉及在不同分辨率尺度（scale）下的数字图像相关测量及其可重复性数字散斑场的优化制作，以及使用这种优化制作的多尺度数字散斑场进行的数字图像相关测量，具体指代一种多尺度数字图像相关测量方法。

背景技术

数字图像相关（Digital Image Correlation, DIC）是一种新型的非接触式光学测量方法，现被应用于多个学科领域。其以附着在被测物体表面随机分布的散斑为载体，通过追踪散斑、分析其变形前后的概率相关性，来确定物体的运动和变形信息。作为测量信息载体的散斑分为人工散斑和数字散斑场。传统的制作人工散斑的方法具有操作难、精度和稳定性差等劣势，一种由计算机设计和优化散斑、由激光雕刻或水转印等直接打印或间接转印制作的散斑在数字图像相关测量的计算精度和计算效率方面有着出色表现，因而正在逐渐替代人工散斑，这样的散斑被称之为数字散斑场或数字散斑。对物体或构件在多个尺度下的同步追踪和变形测量，有利于更精准研究其力学机理等信息，而如何在同一个物体或构件上制作多尺度散斑，保证在每一个尺度的测量中散斑都能够表现出最佳散斑状态，这是多尺度数字图像相关测量中亟待解决的关键问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多尺度数字图像相关测量方法，以解决现有技术中多尺度散斑制作过程中操作难、精度和稳定性差的问题；本发明与多尺度数字图像相关系统联合使用，保证每个尺度的数字散斑场对应测量系统中该尺度下的最优化数字散斑场，以满足不同分辨率尺度的测量需求，提高物体或构件多尺度测量的精度和效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种多尺度数字图像相关测量方法，步骤如下：

1）制作多尺度数字散斑场；

2）构建多波段/多光谱数字图像相关测量系统，采集各个散斑图；

3）计算各尺度变形场。

进一步地，所述步骤1）具体包括：

11）设计优化数字散斑场的参数，针对每个测量的尺度，选择优化数字散斑场的分辨率或物理尺寸；

12）清洁试件表面，根据需要喷涂底漆；

13）逐个印制n个尺度的每一个尺度下的数字散斑场。

进一步地，所述步骤13）中 通过两种方式完成印制：

第一种：通过n种不同油、墨或涂料依次印制对应尺度下的数字散斑场；

第二种：通过一种油、墨或涂料印制自身带的两个不同尺度信息的数字散斑场，替代上述第一种中与这两个尺度对应的两种油、墨或涂料分两次印制的两种波段/光谱数字散斑场，剩余n-2个尺寸的数字散斑场采取第一种或第二种方法制作。

所选油、墨或涂料本身无色，被紫外灯光源激发的光与其它所选油、墨或涂料被激发出的光分离，即所用油、墨或涂料的选择与滤波片带通波段一一对应。

进一步地，所述步骤2）中的多波段/多光谱数字图像相关测量系统，包括：n组照相机、紫外灯光源、数据采集与处理系统；

所述 n组照相机由图形传感器、镜头和帯通滤波片组成，带通滤波片的选择与制作每个尺度数字散斑场所用的油、墨或涂料一一对应：要求只允许该尺度下紫外光照明油、墨或涂料所被激发的光波全部通过或部分通过，其它尺度下被激发光的波段全部被截断；