1、Digital Image Correlation 林青林青 冯子昂冯子昂李善勇李善勇 刘正涛刘正涛数字图像相关法的应用数字图像相关法的应用DICM测量精度分析及优势测量精度分析及优势数字图像相关的原理数字图像相关的原理散斑的概念及散斑的概念及DICM的理论发展的理论发展冯子昂冯子昂林青林青李善勇李善勇刘正涛刘正涛散斑的概念及散斑的概念及DICM的理论发展的理论发展 林青林青1212170412121704 数字图像相关法数字图像相关法(Digital Image Correlation Method，简称DICM),又称为数字散斑相关法(Digital Speckle Correlation
2、 Method，简称DSCM)，是应用于计算机视觉技术的一种图像测量方法。数字图像相关法直接利用试件表面痕迹(或人工散斑和激光散斑)作为标志，利用图像处理中的数字相关算法计算出时间表面的面内位移和应变。散斑的概念散斑的概念 激光照射在具有漫反射性质的物体的表面，根据惠更斯原理，物体表面每一点都可以看成一个点光源，从物体表面反射的光在空间相干叠加，就会在整个空间发生干涉，形成随机分布的亮斑与暗斑，称为激光散激光散斑斑。对于较强纹理的自然表面本身就可以作为散斑图，即自然散斑自然散斑。在DIC实验过程中，为了取得较高的测量精度，需要在试件表面制作人工散斑人工散斑。即对于光滑表面和单颜色表面，需要通过
3、人工方法改变它的表面反射变化，获得随机的灰度斑点。散斑的成因散斑的成因客观散斑客观散斑：由粗糙表面的散射光干涉直接形成的 散斑。主观散斑主观散斑散斑形成的条件散斑形成的条件 必须有能发生散射的粗糙平面，粗糙平面的深度必须大于光波波长。入射光的相干度必须足够高，如使用激光。一个漫反射表面，对应着一个确定的散斑场，散斑的尺寸和形状，与物体表面的结构、观察位置、光源和光源到记录装置之间的光程等因素有关。散斑测量散斑测量：根据与物体变形有内在联系的散斑图将物体表面位移或变形测量出来。散斑测量又分为散斑照相测量，散斑干涉测量。散斑测量散斑测量散斑照相测量散斑照相测量 散斑照相检测法是在一张照相底片上通过
4、两次曝光(根据需要也可多次乃至连续曝光)，记录表面粗糙的物体位移前后，变形前后或某种变化过程中的散斑图样，继而对所得散斑图样进行适当的时候处理，以获取有关物体位移或变形等信息的方法。主观散斑图的记录散斑干涉测量散斑干涉测量 与散斑照相法基于散斑颗粒位置变化而进行的测量不同,散斑干涉是基于散斑场相位的变化而进行检测的。激光散斑干涉主要分为两步：（1）用相干光照射物体表面，记录带有物体表面位移和变形信息的散斑图；（2）将记录的散斑图置于一定的光路系统中，将散斑图中的位移或变形信息分离出来，进行定性或定量分析。理论发展理论发展20 世纪80年代初期日本的Yamaguchi和美国南卡罗莱纳大学的Pet
5、ers和Rutton等人提出数字图像相关方法。1983年Sutton等，粗细相关搜索法1989年Sutton等，N-R法1996年1998年2002年J.D.Helm 等，三维数字图像相关法B.K.Bay等，体数字图像相关法Peng Cheng等，非基于子区的数字图像相关法2005年2009年Jin和Bruck，采用遗传算法进行相关搜索Poissant和Barthelat，子区撕裂算法 1989年以后，高建新等人首先在我国开始进行了数字相关方法的研究工作。1995年，高建新等总结了相关搜索方法，并提出了多用途数字相关测量系统，并在生物力学研究中开始应用。近几年，清华大学的潘兵等人在数字图像相关方面研究较多。纵观数字相关方法的发展历程和取得的成果，可以发现这种方法已经成为现代光测量力学领域的一种重要的测试方法，通过 不断改进精度和灵敏度及其计算速度，其应用研究方向，正朝着从常规材料到新型材料的测量，从弹性问题测量到弹塑性问题的测量，才常温到高温的测量，从宏观测量到微观测量的趋势发展。从未来的发展上看，随着计算机技术和图像采集设备性能的提高，数字图像相关技术的测量精确度和速度也将得到飞速发展，从而使其应用更加广泛。
