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一种用于软生物组织及器官动态应变测量的全向数字图像相关系统
摘要： 逆向方法在识别生物组织空间变异性质方面的潜在应用存在一个局限，即获取所需的实验数据集。事实上，虽然数值模拟在模型几何形状和材料行为的复杂性方面几乎不受限制，但在实验中，从复杂三维几何体的整个表面采集全场位移和应变数据仍是一项挑战。为解决这一问题，本研究提出一种全向数字图像相关（DIC）方法，能够获取经历大变形的天然完整生物部件整个表面的全场信息。该方法通过使用凹锥面镜将传统双目立体DIC系统的视场扩大至360°×320°来实现这一目标。随后采用新型迭代图像变形方案对锥面镜反射的两幅高度畸变全景图像进行匹配。具体而言，首先使用基于鲁棒特征的算法计算图像间的总体视差，然后通过混合局部-全局DIC方法，利用基于NURBS的迭代强度插值方案优化相关性。开发的图像匹配方案的准确性在模拟大范围非均匀变形场的合成图像上进行了评估。随后，使用模拟生物材料表征中最具代表性几何形状和加载状态的橡胶类比物测试了所提全向DIC方法的潜力。最后，作为应用示例，在体外重现生理载荷条件下对整只猪眼进行了全场DIC形貌与变形测量。
关键词： 眼睛、全向测量、有限变形、数字图像相关、充气试验
更新于2025-09-23 15:23:52
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散斑图案的均匀性和各向同性导致数字图像相关中出现双重随机误差现象
摘要： 在基于子集的数字图像相关技术中，二阶形函数的随机误差大约是一阶形函数的两倍，这一现象被称为"随机误差倍增现象"。本研究指出该现象的根本原因在于散斑图案的均匀性与各向同性特征。特别地，我们从统计学角度证明：二阶形函数与一阶形函数的随机误差比值理论上应为√7/2（约1.87），这与经验值2非常接近。数值实验验证了所提理论分析的正确性。
关键词： 散斑图案，数字图像相关，随机误差，统计分析
更新于2025-09-23 15:19:57
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三维数字图像相关中三维重建的误差估计
摘要： 三维数字图像相关技术（3D-DIC）广泛应用于各类测量领域。一旦建立DIC测试系统，透镜焦距、像素尺寸、立体角及工作距离等参数易于获知或测量，其匹配误差范围通常为0.01-0.02像素。若能基于上述参数直接估算测量误差而无需进行完整DIC计算流程，将极大提升便利性。本研究通过数值模拟探究了不同测量区域中三维重建误差随立体角的变化规律，发现中心点误差与全场误差密切相关。因此采用简单参数描述中心点三维重建误差对评估DIC系统整体误差具有重要意义。在可忽略像素坐标高阶项的前提下简化了三维重建方程的通解，推导出的误差估算公式形式简洁，能描述中心点三个方向的三维重建误差。通过一组静态实验研究了平面物体在不同立体角（10°至120°）下的三维重建误差，利用二维DIC软件计算匹配误差并代入所提公式获得估算值，与三维DIC软件结果对比验证了该方法的有效性。
关键词： 数字图像相关，误差估计，三维重建
更新于2025-09-23 01:40:31
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采用子集分割的数字图像相关法测量非连续位移
摘要： 当变形不连续时，通常采用数字图像相关（DIC）技术进行变形测量。然而，不连续性的存在会使变形过程极具挑战性并导致DIC失效。本研究提出一种创新技术，将图像子集（片段）分割为多个部分，并利用分割后的图像子集进行相关运算。通过不同实验评估该技术的性能——这些实验在变形过程中引入了不同角度、不同不连续开口尺寸的各类不连续性。将所得结果与最新提出的非连续数字图像相关（DDIC）技术进行对比。结果表明：该技术在有利条件下具有更高可靠性，精度可达1/100像素量级。
关键词： 变形测量，不连续位移测量，数字图像相关法，位移场重建，数字图像相关（DIC），子集分割
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用局部谱分析从棋盘格图像中提取位移场和应变场
摘要： 白光全场测量方法的性能很大程度上取决于用于标记待测位移和应变表面的图案特性。因此，寻找优化图案成为当前研究热点。本研究旨在探讨棋盘格图案的应用情况。首先证明该周期性图案可采用基于傅里叶变换的技术（如LSA）进行处理。随后通过实验对比处理经典二维网格图像与棋盘格图像所获位移场和应变场的噪声水平。结果表明：采用棋盘格图案时，位移场和应变场的观测噪声水平显著低于经典二维网格图案。最后通过对缺口试样进行测试，证实棋盘格图案能够测量极低应变水平。
关键词： 网格法，棋盘格，局部频谱分析，最优图案，数字图像相关，异方差噪声，计量学，图案优化，窗函数傅里叶变换
更新于2025-09-04 15:30:14