数字散斑场的设计及应用开题报告

1. 研究目的与意义

数字图像相关（Digital Image Correlation）测量技术是应用计算机视觉技术的一种图像测量方法，是一种非接触的、用于全场形状、变形、运动测量的方法。它直接处理的对象是具有一定灰度分布的数字图像(散斑图），通过对比材料或者结构表面在变形前后的散斑图运用相关算法得到全场位移和应变。二维DIC在测量变形及应变方面与传统方法相有显著的优点，可以针对不同的试样表面（大小和形状）进行二维全场应变值的分析计算。被广泛用于材料、土木、机械及航天等领域，因为其非接触、无损、操作简单等优点被各个领域的研究人员所应用在各个领域，主要是如下几个方面：一是材料力学特性测试，包括各种合金、建筑材料、高分子材料、生物材料等等。采用数字图像相关方法可以方便准确的测量出各种材料在机械荷载、温度荷载等作用下的全场变形，从而得到该材料的弹性模量、泊松比、热膨胀系数等力学参数。该方法的采用为材料的力学性能测试提供了新的方法和新的思路。二是结构的检测和力学性能测试，包括土木工程上的结构、机械结构乃至生物结构甚至是微观结构等等。采用数字图像相关方法可以全程测量该结构的变形，可以用来分析结构的力学特性，或者监控结构的变化。数字图像相关方法因为其精度取决于相机的视场，因此在微观结构的测量中有着无与伦比的优势。另外又因为无需接触的优点，可以用于高温等特殊环境下的测量。又因为其全场、时间序列上的连续，也适用于振动和疲劳等特定中的测量应用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1、分析现有的散斑场，比较其性能优劣。

2、用matlab编程，并对其进行优化处理，控制数字散斑场的占空比，随机度，散斑粒径等。

3. 研究的方法与步骤

1、统计分析现有散斑场，对其做数值模拟，分析优劣。

2、分析散斑场对数字图像相关测量精度的影响，获得优化散斑场。

3、寻找合适的转移技术，将数值散斑场转移到试件上。

4. 参考文献

[1] 苏勇,张青川,徐小海,郜泽仁,程腾.数字图像相关技术中插值偏差的理论估计[j].力学学报,2016,48(02):495-510.

[2] 徐向阳,陈振宁,黄正,涂永明,吴刚,何小元.大型混凝土梁全场变形测量中数字散斑场的制作和应用[j].东南大学学报(自然科学版),2018,48(05):896-902.

[3] 王志勇,王磊,郭伟,沈珉.数字图像相关方法最优散斑尺寸[j].天津大学学报,2010,43(08):674-678.

5. 计划与进度安排

[1]3月18日～3月24日 文献检索，提交开题报告

[2]3月25日～4月7日 论文研究，提交外文翻译初稿

[3]4月8日～5月19日 论文研究，提交论文初稿