数字图像相关方法基本理论和应用研究进展

摘要

用于固体材料和结构表面位移、变形和形貌测量的数字图像相关方法(Digital imagecorrelation, DIC)是一种基于数字图像处理和数值计算的非干涉变形测量方法，与其它基于相干光波干涉原理的光测方法(如电子散斑干涉、云纹干涉法)相比，数字图像相关方法具有其明显和独特的优势：1)仅需要一个(2D DIC)或两个数字相机(3D DIC)拍摄变形前后被测物体表面的数字图像，其光路布置、测量过程和试样准备简单；2)无需激光照明和隔振，对测量环境要求较低；3)可与不同时间分辨率和空间分辨率的数字成像设备(如高速摄像机、光学显微镜、扫描电子显微镜)直接结合，因此适用测量范围广泛可以说，数字图像相关方法是当前实验力学领域最活跃也最受关注的光测力学方法之一，作为一种灵活、有效和功能强大的变形测量手段，数字图像相关方法在各种材料和结构表面变形测量、力学和物理参数表征以及验证力学理论和有限元分析的正确性等方面获得了无数令人影响深刻的成功应用从2004年起我们集中对数字图像相关方法进行了系统、全面和深入的研究，在数字图像相关方法的基本理论和应用研究上取得了一系列原创性研究成果特别值得一提的是，2009年我们关于数字图像相关方法综述论文以封面论文的形式发表在英国物理学会著名期刊Measurement Science and Technology 上，该论文发表后受到国内外读者的广泛关注在发表两个月后，该论文即被下载超高500 次，在IOP 下属七十多种电子期刊所有发表论文中被下载次数属于Top 3% 该论文在过去不到两年时间即被引用36 次，在MST 过去两年所有发表的1077 篇论文中被引次数排名第一本文将对过去几年我们取得的主要研究工作进行简要回顾，从数字图像相关方法基本理论和应用两个方面阐述我们所取得的研究进展。