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第21卷 第1期岩石力学与工程学报 21(1)：73～762002年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan .，20022000年2月14日收到初稿，2000年4月30日收到修改稿。
* 国家攀登项目(95-S-05)SSTC 和地震科学基金(100006)联合资助项目。
作者 赵永红 简介：女，1958年生，博士，现任副教授，主要从事地球动力学、实验岩石力学、高温、高压岩石力学方面的科研与教学工作。
用数字图像相关技术进行岩石损伤的变形分析*赵永红 梁海华 熊春阳 方 竞（北京大学地球物理/地质学系 北京 100871） （北京大学力学与工程科学系 北京 100871）摘要 提出用数字图像相关技术研究含微裂纹的岩石的变形。
在不同载荷作用下，用扫描电镜获得细砂岩表面的灰度分布图，用相关分析处理灰度分布图获得位移分量。
将加载和卸载试件表面的灰度分布图进行相关计算，得到的位移分布与微裂纹分布密切相关，在裂纹附近，位移指向裂纹，大小和方向都很不规则，而远离裂纹，位移的方向较一致，大小变化也不大，表明在微裂纹所分隔的不同区域内，位移场是不同的，表现出岩石损伤中的微裂纹的张开或闭合效应。
最后对该系统在地震、滑坡、岩体工程和地形变等领域非接触变形测量中的应用前景进行了讨论。
关键词 岩石微裂纹，位移场，数字图像相关分类号 TU 454 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)01-0073-041 引 言岩石的断裂和破坏往往是一个渐进的过程，伴随着微裂纹的起裂、增长和串接，进而引起断裂失效。
由于含有大量的微裂纹与微孔洞，不同的岩石材料表现出不同的断裂力学行为。
显微观测应力诱发的微裂纹对研究岩石试样的裂纹的增长机制是十分有效的。
人们可以用分形几何描述裂纹的分布特征[1~4]，或检验微裂纹串接形成断裂的转变过程[5]等。
为了了解含有不同尺寸或方向裂纹的岩石的形变机理，定量地分析在外载作用下岩石微裂纹周围的位移场及其变化过程是十分必要的。
数字散斑相关方法研究与应用的开题报告一、选题背景数字散斑相关方法是利用数学和光学原理，将数字信息和光学信息相结合，将数字图像转化为散斑图像进行处理的一种方法。
它广泛应用于物体三维形貌测量、物体表面形态变形的研究、无损检测、高精度位移测量等领域，进而推动了这些领域的发展。
随着数字散斑相关方法应用的扩大和深入，越来越多的新技术和新应用被发掘出来，因此本文选择数字散斑相关方法作为研究课题。
二、研究目的本研究旨在探索数字散斑相关方法的原理、算法与应用，分析其在物体三维形貌、位移测量、形态变形测量等方面的作用和优势，研究数字散斑相关方法在实际应用中遇到的问题和解决方法，为数字散斑相关方法在相关领域的应用提供参考。
三、研究内容1.数字散斑相关方法的原理与算法分析；2.数字散斑相关方法在物体三维形貌测量应用中的研究；3.数字散斑相关方法在物体位移测量应用中的研究；4.数字散斑相关方法在物体形态变形测量应用中的研究；5.数字散斑相关方法在实际应用中遇到的问题及解决方法的研究。
四、研究方法1.文献调研法：对数字散斑相关方法相关的经典文献、技术应用论文和专利文献进行调研，了解其发展历程和现状；2.实验研究法：结合数字散斑相关方法的实际应用情况开展实验，评估其效果，发现解决实际问题的方法；3.数学模型法：依据数字散斑相关方法的原理，建立数学模型，进行数值计算和仿真分析。
五、预期结果1.深入了解数字散斑相关方法的原理、算法、特点及其在相关领域的应用情况；2.总结数字散斑相关方法的优缺点，为进一步研究提供基础；3.探索数字散斑相关方法在实际应用中遇到的问题，并提出解决方法；4.为数字散斑相关方法的研究和应用提供参考。
六、研究意义1.能够进一步深入了解数字散斑相关方法的原理和算法，为相关研究提供基础和指导；2.能够总结数字散斑相关方法在物体三维形貌、位移测量、形态变形测量等方面的应用情况和优势，为相关领域的实际应用提供参考；3.能够发现数字散斑相关方法在实际应用中遇到的问题并提出解决方法，为相关科研人员提供参考。
变形测量中的数字散斑相关搜索方法【摘要】对数字散斑的研究的方法有很多，本文主要通过仿射变化对其基本原理进行了阐述。
通过散斑的位移和其导数与物体变形前后散斑图【1】的联系性进行了分析，并对散斑位移和导数进行的相关算法进行了简化，并提出一些恰当的搜索方法以供参考。
同时，通过典型的试验对该方法进行了测定，证明了其确实可行。
【关键词】数字散斑；搜索方法；变形测量；相关分析一、前言变形测量作为一个十分重要的测量方法，对其的开发和运用可谓相当的广泛，尤其体现在力学研究中。
而数字散斑相关的方法是对光学进行变形测量的一种方法，也就是在物体变形及应变的测量中引入数字散斑的相关方法，并经过不断的发展，逐渐被人们应用到各个重要的领域中，展现出他的优越性。
二、数字散斑在变形测量中运用的发展过程随着人类的不断探索，人们对力学的研究不断的深入，数字图像技术在力学实验中的运用也越来越广泛。
六十年代，Dyson和Dew首次运用电子辅助仪器进行了条纹分析，随后的科学家们也纷纷致力于将图像处理技术引入到力学研究的领域。
这主要是由于光测法突出的优点形成的，主要体现在全场与非接触上，其得到的图像往往也是呈现出条纹状，所以分析重点也转移到对条形图谱的分析上来了。
基于这些，科学家们就开始利用图像处理技术对其进行处理，大大减轻了人工分析的工作量。
经过不断的发展，到目前为止相关学者已经提出了许多的、成体系的方法供人们使用，实现了一系列的自动、半自动的对条纹进行了跟踪、定级、细分等相关的分析。
三、实验本文运用到的相关搜索方法，具体的对缸体的转动和移位以及均匀变形都进行了具体的分析验算。
对这些做的相关分析计算都是在Magiscan-2A这种图像分析仪上进行的，其采用的扫描阵列是512*512型的，并使用的是6比特的辉度水平。
除此之外，试验中另一个重要的仪器是显微镜，具体目的在于：在需要的时候将散斑颗粒进行调整，调整到与摄像机分辨率相匹配的程度上，使得得出的散斑场的离散误差达到最小，相关的搜索实施是通过实现编制好的程序来实现的。
文章编号:0258-7025(2004)06-0735-05数字散斑相关法在高速变形测量中的应用陈思颖,黄晨光,段祝平(中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京100080)摘要 在SHT B 加载装置上利用数字化的高速摄影和采集系统,并结合数字散斑相关方法,发展了一种光学动态变形测试技术,在霍普金森(Hopkinson)加载装置上实现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I macon -790高速摄影机以105幅/s 的速度分别拍摄了两组L Y12试件的动态拉伸情况(一维平板拉伸试样和含对称缺口的拉伸试样),然后运用数字散斑相关方法对其不同时刻的图像进行分析和处理,可以得到试样在各个时间点的位移场。
最后利用有限元数值模拟技术与实验结果进行了比较,验证了整个系统以及数字散斑相关方法用于高速动态测量中的可行性。
关键词 信息光学;霍普金森杆;高速摄影;数字散斑相关方法中图分类号 T N 247 文献标识码 ADigital Speckle Correlation Method and Its Application onImpact Deformation MeasurementCHEN S-i ying,HUANG Chen -guang,DUAN Zhu -ping(N ational K e y Labor atory of Nonlinear M echanics ,I nstitute of Mechanics ,T he Chinese A cademy of Sciences ,Beij ing 100080,China)Abstract A rea-l t ime and in situ optical measuring system is developed,w hich can be used to obser ve the defor mation of structures under impacting lo ading.T he system co nsists of the high -speed camera,dig ital acquisition,laser light source,synchronization controlling system and analysis softw ar e based on the digital cor relation theor y.T he opt ical system has been adapted to investigate the dynamic deformation fields of nor mal impact tension sample and plain plate w ith notches loaded by split Hopkinson tension device.Results obtained in exper iments are discussed and compared w ith finite element simulations and classical Hopkinson bar method.I t is proved partly that the measuring system,dev elo ped in this paper,is effective and valid.Key words infor mation opt ics;Hopkinson bar ;high -speed camera;digital speckle correlation method收稿日期:2003-03-04;收到修改稿日期:2003-05-26基金项目:国家自然科学基金(10002021)和国家863-802-4资助项目。
数字散斑相关亚像素位移测量方法研究与实验摘要：本文主要研究数字散斑相关亚像素位移测量方法，通过实验验证了该方法的可行性和有效性。
本文首先介绍了数字散斑相关技术的原理，然后详细阐述了亚像素级位移测量方法，最后通过实验数据验证了该方法的准确性和稳定性。
本文的研究成果对于数字散斑相关技术的应用具有一定的指导意义。
引言：亚像素级位移测量技术在现代工业和科学研究中具有广泛的应用，如显微镜、机器人视觉、医学影像等领域。
传统的位移测量方法通常采用光学干涉、机械接触等方式，这些方法存在一定的局限性和不足之处。
数字散斑相关技术作为一种新型的位移测量方法，具有非接触、高精度、高稳定性等优点，已经成为研究的热点之一。
本文主要研究数字散斑相关亚像素级位移测量方法，并对其进行了实验验证。
相关工作：数字散斑相关技术是一种基于图像处理的位移测量方法，其基本原理是利用两幅图像之间的散斑纹理变化进行位移估计。
该技术具有较高的测量精度和稳定性，已经被广泛应用于许多领域。
近年来，随着计算机技术和图像处理技术的发展，数字散斑相关技术得到了更广泛的应用和发展。
方法：本文采用数字散斑相关亚像素级位移测量方法，具体步骤如下：首先，采集两幅待测目标的图像，并提取其中的散斑纹理特征；然后，利用数字散斑相关算法计算两幅图像之间的散斑纹理变化；最后，根据计算得到的散斑纹理变化进行亚像素级位移估计。
在实验中，我们采用了不同的参数设置和数据集进行了实验验证，以探究算法的性能和稳定性。
实验：我们采用了不同类型和尺寸的散斑纹理进行实验验证，包括随机散斑、周期性散斑和不同尺寸的图案散斑等。
实验结果表明，本文提出的数字散斑相关亚像素级位移测量方法具有较高的准确性和稳定性。
第6卷 第4期2013年8月 中国光学 Chinese Optics Vol.6 No.4Aug.2013 收稿日期:2013⁃04⁃13;修订日期:2013⁃06⁃15 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.51075116);安徽省国际科技合作计划资助项目(No.12030603012);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(2011JYLH1150)文章编号 1674⁃2915(2013)04⁃0470⁃11数字散斑相关方法及应用进展王永红1∗,梁 恒1,王 硕1,张 浩1,杨连祥1,2(1.合肥工业大学仪器科学与光电学院,安徽合肥230009;2.美国奥克兰大学机械工程系,密歇根罗切斯特48309)摘要:数字散斑相关方法(DSCM)是一种可以测量变形和应变的光学非接触测量方法,其通过对变形前后物体表面的图像进行灰度信息相关计算来获取被测物的力学性能。
本文叙述了数字散斑相关方法近年来在国内外的发展动态和应用现状,详细论述了基于自适应遗传算法、智能神经网络方法、小波变换法的一系列新型相关搜索方法。
文章指出,近年来,数字散斑相关技术已发展到相对成熟,目前的研究重点是提高测试精度和图像处理速度,而提高散斑图像质量和研究高效的算法是需要努力的方向。
关 键 词:数字散斑相关;相关搜索;精度;效率中图分类号:O436.1 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20130604.0470Advance in digital speckle correlation method and its applicationsWANG Yong⁃hong 1∗,LIANG Heng 1,WANG Shuo 1,ZHANG Hao 1,YANG Lian⁃xiang 1,2(1.School of Instrument Science and Opto⁃electronic Engineering ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China ;2.Deptartment Mechanical Engineering Oakland University ,Rochester ,Michigan ,USA 48309)∗Corresponding author ,E⁃mail :yhwang@Abstract :Digital speckle correlation (DSCM )is a noncontact measuring method for displacements andstrains,which obtains the mechanical properties of an object by calculating the gray information correlation of the object images before and after deformations.The method has been applied successfully in mechanical measurements in the past twenty years.This paper introduces the developing states of the DSCM and gives ap⁃plication examples.Some new technologies involved in the DSCM are reviewed,such as genetic algorithm,neural networks and wavelet transform.Finally,it points out that DSCM research will focus on improving measuring accuracy and image processing speeds in the future,including improving speckle image quality and researching higher effective algorithms.Key words :digital speckle correlation;search algorithm;accuracy;efficiency1 引 言 数字散斑相关方法(DSCM)是一种可以测量变形和应变的光学非接触测量方法,其通过计算变形前后物体表面图像的灰度信息相关来获取被测物的力学性能。
数字散斑相关方法的原理及土木工程应用简介刘光利;姜红艳【摘要】数字散斑相关方法（DSCM）是一种全场、无接触、高自动化和高精度的光学变形测量方法,与其它变形测量技术相比数字散斑相关方法有其独到的优越性能。
经各研究学者不断的研究改进,数字散斑相关方法的理论逐渐完善,作为一种固体材料表面变形测量方法,在固体力学的实验中广泛应用,同时在土木工程变形测量中得到较快的发展。
本文对该方法的基本原理、模型及决定测量精度的因素进行了简单介绍,同时对其在土木工程中的应用进行了概述。
【期刊名称】《安徽建筑大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2015(023)006【总页数】8页(P52-58,62)【关键词】相关系数;误差分析;整像素搜索法;亚像素搜索法【作者】刘光利;姜红艳【作者单位】解放军理工大学国防工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TU18数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation Method,DSCM)，又称数字图像相关方法(Digital Image Correlation Method,DIC),由日本的Yamaguchi[1],美国的Peters、Ranson等[2]于20世纪80年代初提出。
高建新[3]是我国最先对该测量技术进行研究的学者。
DSCM是图像处理技术与光学变形测量技术相结合的产物,是基于物体表面散斑灰度分析获取位移和应变信息的光学测量方法。
与接触式应变测量法相比，DSCM的测量过程简单，测量时设备无须与试件相接触，省确了传感器较为繁琐的安装过程，消除了传感器安装所引起的测量误差；受限传感器的大小，接触式应变测量只能反映传感器所在部位的应变信息，而数字散斑相关方法可获取摄像镜头下的全场应变信息；由于摄像机可连续拍摄，可方便的实现动态测量。
与光弹贴片、散斑干涉技术等传统光学测量方法相比，DSCM对光路的要求相对简单，其试验光源可用自然光或普通的照明光，不需要进行干涉条纹的处理，且其对测试环境、隔振要求较低。
第19卷 第7期2011年7月光学精密工程Optics and P recision EngineeringV ol.19 N o.7Jul.2011收稿日期:2010-10-08;修订日期:2010-11-29.基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o.50975219);苏州市应用基础研究计划(工业部分)资助项目(N o.SY G201014)文章编号 1004-924X(2011)07-1480-06数字散斑相关法在变形测量中的应用陈志新1,2,梁 晋1,郭 成1*(1.西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049;2.东华理工大学机电工程学院,江西南昌330013)摘要:为了克服传统的变形测量方法的局限性,实现整体变形和测量范围内各点在任一时刻具体位移的全面测量,以得到完整的变形数据,本文采用数字相关散斑法(DSCM )对变形进行了精确测量。
首先,通过与传统变形测量方法进行比较,归纳出DSCM 具有非接触、精度高、操作简单灵活、测量全面等优点。
然后,描述了散斑法的基本理论,建立了相关的数学模型,并根据相关理论开发了相应的测量分析软件X JT U DIC 。
利用该软件结合相应的硬件设备,对具体的拉伸变形过程进行了测量试验,并将结果与使用引伸计的传统测量方法进行了比较。
得到的结果显示两种测量方法的误差在 0.2%之内,验证了该方法及相应软件和硬件的可靠性及可行性,为变形的全面精确测量提供了一种有效的工具。
关 键 词:数字散斑相关法;变形测量;X JT U DIC中图分类号:T H 823;O436.1 文献标识码:A doi:10.3788/OP E.20111907.1480Application of digital speckle correlation methodto deformation measurementCH EN Zh-i x in 1,2,LIANG Jin 1,GU O Cheng1*(1.M echanical E ngineer College,X i an J iaotong Univer sity ,X i an 710049,China;2.Mechanical &E lectr ical E ngineering Dep ar tment,East China I nstitute of T echnolog y ,N anchang 330013,China)*Corr esp onding author ,E -mail :gch @mail.x j Abstract:T o o vercom e the limitations o f traditional deform ation measurem ent metho ds and co mplete the comprehensive m easurements of the gener al defor mation and the various point displacements w ith -in a measur em ent sco pe in any tim e,the Digital Speckle Cor relation Metho d(DSCM )w as used in accu -r ate deformation measurement.Firstly,by compar ison w ith traditional methods,it summarized the advantages of the method in no n -contact,high precision,simple and flex ible o peratio n,overall m eas -uring and so on.And then the principles o f the DSCM w ere elabo rated on the five aspects,the rele -v ant m athematical mo dels w er e established and the corr espo nding measurement and analysis softw are XJT UDIC w as developed.By using this softw are w ith the relev ant hardw are dev ices,a tensile de -form ation process w as tested and o btained r esults w ere compared w ith that o f traditional measurem ent method using an ex tensometer.Obtained results indicate that the erro r is w ithin 0.2%,w hich fullyvalidates that the m ethod and corr esponding software and hardw are ar e r eliability and feasibility and it pro vides an effective and reliable too l for the precise and co mpr ehensive deformation measurement. Key words:Dig ital Speckle Correlation M ethod(DSCM);defo rmatio n measurem ent;XJT IDIC1 引 言变形及应变测量的应用相当广泛,在力学研究中该项测量尤为重要。
数字散斑相关方法引言：数字散斑相关方法是一种应用于光学散斑图像处理的技术，可以提取图像中的信息并进行分析。
本文将介绍数字散斑相关方法的原理、应用以及发展趋势。
一、原理数字散斑相关方法的原理基于光学散斑现象。
光通过透明介质时，由于介质内部的密度或折射率的不均匀性，光波会发生相位差，形成散斑。
数字散斑相关方法利用散斑图像中的相位信息，通过相关运算，得到图像中的物理量或形态信息。
二、基本步骤1. 采集散斑图像：使用光学系统和相机等设备采集散斑图像，保证图像的清晰度和分辨率。
2. 预处理：对采集到的散斑图像进行去噪、平滑和增强等预处理操作，提高图像的质量。
3. 提取相位信息：利用数字图像处理算法，提取散斑图像中的相位信息，如使用傅里叶变换或小波变换等方法。
4. 相关运算：将提取到的相位信息与参考图像进行相关运算，得到相关输出图像。
5. 物理量或形态信息提取：通过对相关输出图像进行分析，提取出所需的物理量或形态信息。
三、应用领域1. 光学检测：数字散斑相关方法在光学检测领域有广泛应用。
通过对散斑图像的处理，可以实现对物体的位移、形变、压力等参数的测量。
2. 表面形貌测量：数字散斑相关方法可以用于表面形貌的测量，如粗糙度、曲率等参数的提取。
3. 光学显微镜图像处理：应用数字散斑相关方法对显微镜图像进行处理，可以提高图像的清晰度和对比度。
4. 光学图像识别：数字散斑相关方法可以用于光学图像的识别，如指纹识别、虹膜识别等。
5. 光学通信：数字散斑相关方法在光学通信中也有应用，可以提高光信号的传输质量和可靠性。
四、发展趋势1. 算法优化：随着计算机技术的发展，数字散斑相关方法的算法将会不断优化，提高计算效率和图像处理质量。
2. 多模态融合：数字散斑相关方法可以与其他图像处理方法相结合，实现多模态图像的融合，提高图像处理的准确性和可靠性。
3. 深度学习：深度学习技术在图像处理领域有着广泛的应用，数字散斑相关方法也可以与深度学习相结合，提高图像处理的自动化和智能化水平。
