数字散斑相关方法

摘要： 开展了基于数字散斑相关方法和有限单元法(DSCM-FEM)的花岗岩力学参数反演方法研究。选取一种花岗岩进行三点弯曲实验,以数字散斑相关方法作为实验观测手段,分析得到的试件加载过程中表面位移场作为测量值,通过有限元法得到的位移场作为仿真值,以测量值与仿真值之间的误差作为目标函数,构建反问题模型,利用优化算法对岩石的弹性模量和泊松比进行反求,获得能表征岩石力学参数的最优值。研究表明,基于水平位移的目标函数具有更高的反演精度和更快的反演速度;基于DSCM-FEM的力学参数反演方法对在较大搜索范围内的待反演力学参数具有较强的识别能力,能一次性地反演出岩石的力学参数。

摘要： 为解决传统采矿相似模拟观测方法存在的自动化程度低、试验前安装过程麻烦、工作量大、精度低等缺点,提出一种适用于采矿相似模拟模型的数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM),实现对相似模拟模型位移场的自动监测。该方法考虑模型沉陷位移规律,将有限元思想应用于模型位移监测,并根据位移特点将模型表面进行分区处理,设计搜索区域以及改进有限元方法以求取位移初值。在此基础上,根据位移矢量大小选用不同的搜索方法,得到整像素级位移精确值,接着使用灰度插值法求取亚像素级位移精确值。最后通过单应变换将不同时期的监测点像素坐标映射到物方平面得到监测点物方位移。试验结果表明:利用该方法所测监测点的像方分辨率为0.01像素,物方分辨率高于0.001 m,所得位移场的竖直与水平位移与实际情况一致,可以满足矿山岩层相似模拟试验的要求。

摘要： 针对目前杂粮机械化收获过程中因茎秆缠绕堵塞影响脱粒性能的问题,基于数字散斑相关方法设计了谷物脱粒运动试验系统.系统由脱粒试验装置和测试系统组成,可进行单脱粒滚筒脱粒性能试验和双脱粒滚筒脱粒性能试验及脱粒运动分析.脱粒运动试验表明:物料在两脱粒滚筒间的上部运动方向无规律、一级脱粒滚筒脱出的长茎秆过多造成了脱粒运动堵塞.试验系统可实现复杂环境下的物料全景运动分析,解决了由于物料成分复杂、像移模糊造成的图像分析困难问题.研究结果为解决杂粮脱粒堵塞问题提供了参考.

摘要： 边坡问题是中外工程建设中的主要工程地质问题之一,准确、可靠的边坡变形监测方法对预防滑坡灾害起着至关重要的作用.将数字散斑相关方法应用在边坡变形监测中,可以快速得到准确的边坡位移场信息,具有操作简单、非接触式等优点.但是在野外测量环境下,光照变化对图像的灰度唯一性产生了较大影响,从而导致测量精度的下降.在数字散斑相关方法求解边坡变形场的基础上,使用局部敏感直方图替换原始图像对应位置的灰度值,作为图像的光照不变特征,克服了光照变化对图像灰度信息的影响,并通过数值模拟实验对算法精度进行验证.实验结果表明,该方法大幅提高了边坡变形计算精度,为研究边坡破坏机理和发展过程,提供了一种经济有效的监测方法.

摘要： 拉胀材料因其特殊性能在材料领域备受重视.将负泊松比效应应用在泡沫混凝土中,可使其具备良好的力学性能与吸能效果.本试验利用化学发泡法制备了三种不同孔隙形态的泡沫混凝土,分别为闭孔泡沫混凝土、连通孔泡沫混凝土、内凹孔泡沫混凝土.利用图像法对泡沫混凝土的干密度和孔隙结构参数进行表征,通过万能试验机测试了泡沫混凝土的静态压缩强度、抗折强度,通过工业相机及数字散斑相关方法(DSCM)研究了泡沫混凝土的区域形变行为以及泊松比值.结果表明:泡沫混凝土的孔隙率、孔径及干密度与发泡剂的添加量有关,添加量越多,干密度越小,孔隙率和孔径增大;泡沫混凝土的抗压、抗折强度也与发泡剂的添加量有关,其强度随着添加量的增多而减小,但孔隙呈内凹状的泡沫混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度,内凹孔泡沫混凝土的压缩断裂能为33.9×103 J/m3,相比闭孔泡沫混凝土提高44.9％.DSCM表明内凹孔泡沫混凝土在压缩过程中会出现明显的收缩效应,其收缩率为闭孔泡沫混凝土的37.5％,压缩期间负泊松比值最大可达-3.7.

摘要： 为研究裂纹角度对红砂岩局部化带演化的影响,制作了无预制裂纹、预制0°/45°/90°裂纹的4种试样并开展单轴压缩试验,利用数字散斑相关方法分析单轴压缩试验中试样局部化带变形演化特征.试验结果表明:无预制裂纹试样局部化带产生于固定端,与加载方向呈无固定形式向加载端演化;预制裂纹试样局部化带产生于裂纹两端,其中0°裂纹试样局部化带与加载方向呈一定角度向加载端演化,45°裂纹试样局部化带与加载方向呈平行方式向加载端和固定端演化;90°裂纹试样局部化带呈"X"形向加载端和固定端演化;在相同的加载方式下,裂纹角度直接影响试样的最终破坏形式.

摘要： 通过分析相邻子区间的相关系数与散斑质量的关系,提出一种新的全局散斑质量评价参数,即平均近邻零均值归一化互相关系数,可用于单个散斑的评价。与信息熵、平均灰度梯度这两种常用的全局散斑质量评价参数对比分析发现,提出的平均近邻零均值归一化互相关系数稳定性更好。实验结果表明,平均近邻零均值归一化互相关系数越大,位移测量中的均值误差和标准差越小,散斑的质量越高;当散斑在位移实验中的最大均值误差为0.01 pixel时,平均近邻零均值归一化互相关系数一直稳定在0.90左右,而其他几种参数值随着散斑尺寸的增大发生了较大的变化,证明了该参数的有效性,且更适合单个散斑的质量评价。

摘要： 负泊松比材料,拉伸时在弹性范围内横向发生膨胀,压缩时横向则发生收缩,具有优异的抗断裂性能与回弹韧性,可有效抵抗剪切应力,大幅度吸收爆炸荷载能量.将负泊松比引入混凝土结构,设计并系统研究了具有负泊松比效应的功能钢筋混凝土体系及其制备工艺,利用电子万能试验机测试分析了在拉、压、弯、剪等静载作用下3种钢筋混凝土结构的抗拉性能、抗压性能、弹性模量和剪切模量等常规力学性能,应用数字散斑相关方法(DSCM)表征了不同类型荷载状态下各类钢筋混凝土在形变过程中应变场及其泊松比动态分布,并提出了功能负泊松比钢筋混凝土的优化设计方案,为建筑材料的结构设计及应用提供了实验基础与理论依据.

摘要： 通过数字散斑相关方法（DSCM）和数字高速摄影技术，研究了水泥砂浆板中冲击波的相互作用,获得了水泥砂浆板在两发雷管同时爆炸作用下的破坏瞬间冲击波场的变化。试验结果显示，冲击波的相互作用会导致局部正应变的非线性激增，从而引发大变形和严重的破坏。然而，这种强烈的非线性效应的发生敏感的依赖于雷管的间距，只有在雷管间距小于冲击波存在区域的直径时这种非线性效应才会发生。

摘要： 本文介绍了数字散斑相关方法的变形测量原理,探讨了该方法测量焊接残余应力的可行性.试验表明,数字散斑相关方法测量焊接残余应力是可行的,其应变测量灵敏度与图象处理系统的象数分辨率有关.采用高分辨率的图象处理系统,可望实现焊接接头残余应力的精确测量.该方法具有原始数据采集方式简单,操作简便,数据处理方便快捷等特点.

摘要： COB(Chip on Board)是微电子和MEMS中常用的封装工艺之一,但该封装结构中由于多层异质材料耦合引入的热失配将对器件的性能和可靠性产生重要影响.本文建立了适于求解结构表面热变形分布的理论模型,利用数字散斑相关方法对COB封装在热载荷下的表面热变形分布进行实验测量,并比较了不同封装配置对结构热变形的影响.利用实验结果和有限元模拟验证了理论模型,并讨论了该模型在封装-器件协同设计中的指导意义.

摘要： 利用数字化的高速摄影和采集系统,结合数字散斑相关方法,在SHTB加载装置上对LY12铝含缺陷试样进行了具有较高精度和分辨率的位移和变形场的实时光学测量.实验中,利用IAMCON-790高速摄影机以10幅/秒的速度拍摄了预制了裂纹的LY12铝试件的动态拉伸情况,得到预测裂纹试样在不同时间点裂尖附近的位移场.将实验得到的结果与理论分析进行比较,两者符合很好.

摘要： DSCM测量不需对被测物体进行特别处理,原始数据(图像)采集方式简单,测量环境要求低.测量精度高.在工程变形问题测量上有可能发展成为一种自动化的、非接触、应用广泛的测量技术.

摘要： DSCM测量不需对被测物体进行特别处理,原始数据(图像)采集方式简单,测量环境要求低.测量精度高.在工程变形问题测量上有可能发展成为一种自动化的、非接触、应用广泛的测量技术.

摘要： DSCM测量不需对被测物体进行特别处理,原始数据(图像)采集方式简单,测量环境要求低.测量精度高.在工程变形问题测量上有可能发展成为一种自动化的、非接触、应用广泛的测量技术.

摘要： DSCM测量不需对被测物体进行特别处理,原始数据(图像)采集方式简单,测量环境要求低.测量精度高.在工程变形问题测量上有可能发展成为一种自动化的、非接触、应用广泛的测量技术.

摘要： 本文利用数字散斑相关测试技术对含裂纹铁电陶瓷材料梁在三点弯曲载荷作用下损伤与断裂过程中的变形分布规律进行了实验研究,记录了不同载荷作用下裂纹局域场的散斑图,确定了裂纹尖端及其周围变形场的演化特征,并借助电镜对其断裂表面进行了微观方面的观察.

摘要： 本文利用数字散斑相关测试技术对含裂纹铁电陶瓷材料梁在三点弯曲载荷作用下损伤与断裂过程中的变形分布规律进行了实验研究,记录了不同载荷作用下裂纹局域场的散斑图,确定了裂纹尖端及其周围变形场的演化特征,并借助电镜对其断裂表面进行了微观方面的观察.

摘要： 本发明提供一种基于双通道结构散斑互相关算法的改进数字图像相关方法，属于变形测量技术领域。该方法首先根据已知的待测试件尺寸，绘制结构散斑和随机散斑的数字图像，并制成散斑模板。然后处理待测试件表面，将随机散斑模板覆盖在试件表面，使用红色染料喷涂制作散斑点图案，待晾干后，将结构散斑图案覆盖在试件表面，使用蓝色染料制作结构散斑点到试件表面；再拍摄并存储试件的变形图像，分离出R通道和B通道数据。针对R通道和B通道分别分析、优化，得到更精确的图像变形数据。该方法实现了改进的数字图像相关方法，经验证可以适用于大变形和刚体等情况。

摘要： 本发明涉及一种散斑相关和散斑干涉相结合的三维变形测量系统及方法，它包括激光器，激光器发出的激光扩束后经过半透半反镜，分别照明被测物体和参考物面，被测物面和参考物面同时经过半透半反镜由成像透镜成像在CCD摄像机的靶面上，半透半反镜相对于入射光线成45°角倾斜放置，有参考光路时，在CCD摄像机的靶面上物面散斑和参考面散斑相互干涉，形成干涉散斑图像，测量离面位移分量。去掉参考物光路，采集物面上的散斑图像，利用变形前后的两幅散斑图，计算出面内位移的二个分量。它利用典型的对离面位移敏感的数字散斑光路，实现散斑相关测量物体的面内位移和散斑干涉离面位移，实现三维位移测量，具有光路简单、操作和数据处理简单快捷的优点。

摘要： 本发明提供一种基于双通道结构散斑互相关算法的改进数字图像相关方法，属于变形测量技术领域。该方法首先根据已知的待测试件尺寸，绘制结构散斑和随机散斑的数字图像，并制成散斑模板。然后处理待测试件表面，将随机散斑模板覆盖在试件表面，使用红色染料喷涂制作散斑点图案，待晾干后，将结构散斑图案覆盖在试件表面，使用蓝色染料制作结构散斑点到试件表面；再拍摄并存储试件的变形图像，分离出R通道和B通道数据。针对R通道和B通道分别分析、优化，得到更精确的图像变形数据。该方法实现了改进的数字图像相关方法，经验证可以适用于大变形和刚体等情况。

摘要： 本发明涉及一种飞秒激光制作数字图像相关方法中微观散斑的方法及系统，属于微观变形测量技术领域。使用飞秒激光在待制作样品表面刻蚀微观散斑。刻蚀的微观散斑跟随待制作样品变形移动，可作为数字图像相关测量的信息载体，从而测量出待制作样品在载荷下的位移、应变等信息。本发明刻蚀的微观散斑能够达到微米级，适用于测量微观变形，刻蚀深度不超过2μm，对待制作样品性能影响小，微观散斑能够在高温下不失效，本发明方法适用于金属材料、陶瓷材料、有机材料和复合材料等绝大部分材料，刻蚀过程自动控制，效率高。

摘要： 本发明涉及一种以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置，包括红外靶标装置、用于采集待测试件变形前后图像的图像采集单元和数据处理单元，所述红外靶标装置为安装在待测试件靶标点上的多个红外光源，红外靶标装置位于图像采集单元的视场中，所述图像采集单元的信号输出端与数据处理单元的信号输入端相连。本发明还公开了以红外光源作为散斑靶标的数字散斑测量装置的散斑靶标的测量方法。本发明提供的以红外光源作为散斑靶标的测量装置，将数字散斑测量方法的使用扩展到雾霾、烟尘、水汽、暗场等可见光线透过性较弱的环境，具有无损检测、全场检测、精度高、抗干扰能力强的特点，为数字散斑测量技术提供了一套全新的解决方案，应用范围更广。

摘要： 本发明涉及一种散斑相关和散斑干涉相结合的三维变形测量系统及方法，它包括激光器，激光器发出的激光扩束后经过半透半反镜，分别照明被测物体和参考物面，被测物面和参考物面同时经过半透半反镜由成像透镜成像在CCD摄像机的靶面上，半透半反镜相对于入射光线成45°角倾斜放置，有参考光路时，在CCD摄像机的靶面上物面散斑和参考面散斑相互干涉，形成干涉散斑图像，测量离面位移分量。去掉参考物光路，采集物面上的散斑图像，利用变形前后的两幅散斑图，计算出面内位移的二个分量。它利用典型的对离面位移敏感的数字散斑光路，实现散斑相关测量物体的面内位移和散斑干涉离面位移，实现三维位移测量，具有光路简单、操作和数据处理简单快捷的优点。

摘要： 本实用新型提供了一种应用于数字散斑相关法的喷斑装置，涉及结构试验测量装置设计技术领域，用于测量应变前对试件进行精确处理。包括：雾化喷头、微型内回流隔膜泵、电子流量计、油漆槽、钢构支架，所述油漆槽和微型内回流隔膜泵通过橡胶管相连，所述微型内回流隔膜泵密封固定在壳体内部，所述雾化喷头与微型内回流隔膜泵之间设置有电子流量计，所述壳体上部设置调回流压力螺丝，所述钢构支架通过紧固螺栓来固定试件。本实用新型结构简单，使用方便，喷斑效果好，效率高，设计紧凑合理。

摘要： 本发明公开了一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，本发明通过改变制作散斑场的时间顺序，在岩石试件初步饱水时，用保鲜膜或橡胶模严实包裹除制作人工散斑面的其余面，再喷漆制作人工散斑，防止水分在散斑面风干期间大量蒸发。散斑完成后拆除保鲜膜或橡胶模再次将岩石试件浸水至自然饱和状态。基于初步饱水后岩体内只有非常少量的气体排出，故散斑面在第二次饱水过程中不会因气体的逸出而顶起表面出现气泡，进而保证得到饱水岩石完整的散斑面，解决了饱水岩石利用数字散斑相关方法测量应变场制作完整散斑场的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于三维数字散斑相关方法的机翼振动检测装置及方法，所述装置包括机翼本体部分、振动检测部分、振动激励部分和计算机，机翼本体部分包括机翼和涂画有密集斑点的薄膜，振动检测部分包括两个高速相机和相机支架，振动激励部分包括激振器、功率放大器和信号发生器；振动激励部分对机翼本体部分进行振动激励，使机翼表面产生相应的形变，振动检测部分对显示有密集斑点的机翼表面范围进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输至计算机，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，将获得的位移信息数据导入至相关处理软件，通过三维曲面拟合操作，将机翼振动或变形时表面的形态显示出来，实现可视化操作。

摘要： 本发明涉及光学测量、图像匹配领域，特别是涉及一种数字散斑相关方法中测度函数改进方法。现有的相关测度公式中，图像模板子域f和目标子域g的形状都为正方形且尺度和方向相同，当目标图像中的内容相对于原始图像有变形时，以上述方法在目标图像中截取的任何一个子域g都不可能和模板子域f含有完全相同的内容，这将导致相关测度函数曲面的主峰不够突出并降低图像匹配的精度。本发明将模板子域形状定为正八边形，将目标子域的形状定为与模板子域具有映射关系的八边形，这将使二者尽量包含相同的内容，并使相关测度函数曲面的主峰更突出，主峰中心更尖锐，明显提高图像配准精度。