数字图像相关法实验报告

数字图像相关法（2D DIC）测量物体面内位移
一．实验目的
1．了解和掌握DIC测量物体面内位移的方法和技术；
2．学会用DIC方法测试试件的面内位移。

二．实验器材和装置
列出实验器材，画出实验布置示意图。

三．DIC的基本原理
简述DIC原理
四．实验步骤
1、测量试件的几何尺寸。

2、把试件在加载装置上固定好。

3、摆好光路。

调试光路要求成像清楚，可用带字的纸张成像来判断。

4、用图象采集卡采集并存储不同载荷级次下的散斑图（*.bmp）。

5、把刻度尺贴近试件表面，刻度图片（scale.bmp）。

得到象素和毫米间的换算关系。

6、打开DIC分析软件。

7、打开需要计算的两幅散斑图，一幅为变形前的散斑图；另一幅为变形后的散斑图。

8、用鼠标在变形后的散斑图上选定一个矩形计算区域（ROI），或者通过输入左上角和右下角两点的坐标（像素）来选定计算区域。

9、点击计算。

程序将对计算区域内以步距为大小的微小子集自动进行相关计算，计算完成以后，在下面的状态栏可以看到计算的点数和计算的时间。

保持数据*.txt文件，其中五列数据（以像素表示），依次为坐标X、坐标Y、U值、V值、C值。

五．三点弯曲U场、V场图
1. 调整光路，将试件中间两倍高度以上的区域放入CCD视场中，在三点弯曲试验过程中采集散斑图，通过相关计算得U、V场和εx场，并作适当说明。

2. 再调整光路，放大视场，仅取试件中部下方的微小区域（宏观上为可也认为是一点）。

采集三点弯曲过程中的散斑图，计算其U场、V场，计算试件的弯曲弹性模量E f ：
数字图像相关法（3D DIC）测量曲面物体的离面位移六．实验目的
1.了解和掌握3D DIC的标定方法；
2.学会用3D DIC方法测试曲面物体的离面位移。

七．实验器材和装置
实验器材：计算机、光学镜头、标定板、已做好的散斑柱体试样、摄像机2台、图像采集卡
图7 三维DIC 测量系统装置简图
八．DIC的基本原理
基于双目视觉原理，采用两个CCD 镜头可以代表人的两只眼睛，采用两个镜头可以较为全面完整的测量出物体的整个三维数据，两个镜头之间互相联系，从而根据标定结果，通过计算机计算从而得出较为准确的物体表面信息。

九．实验步骤
1、把试件在加载装置上固定好。

2、摆好光路。

调试光路要求成像清楚，可用带字的纸张成像来判断。

3、用标定板，采集标定图像（cal*.bmp）。

4. 用图象采集卡采集并存储不同载荷级次下的散斑图（test*.bmp）。

5、打开DIC分析软件。

6、打开标定图，对外部参数和内部参数进行标定。

7、打开需要实验加载的散斑图，选定一个矩形计算区域（ROI），…，点击计算。

程序将对计算区域内以步距为大小的微小子集自动进行相关计算，计算完成以后，在下面的状态栏可以看到计算的点数和计算的时间。

保持数据*.txt文件，其中五列数据（以像素表示），依次为坐标X、坐标Y、U值、V值、C值。

十．结果
1. 获得测试对象的3D形貌图
图8 圆柱体3D 形貌图原图
图9 圆柱体3D形貌图（移动1次）
图10 圆柱体3D形貌图（移动2次）
图11 圆柱体3D形貌图（移动3次）
图12 圆柱体3D形貌图（移动4次）
图13 圆柱体3D形貌图（移动5次）
2. 计算离面位移，并与螺旋测微器给出的位移做对比，画出曲线。

表1 圆柱体最表层的位置（图中的红色最深的区域）单位：mm
图像原图移动 1
次移动 2
次
移动 3
次
移动 4
次
移动 5
次
位置 4.6 5.2 7.4 7.6 9.2 12.8
实际位移0 0.6 2.2 0.2 1.6 3.6
理论位移0 2 2 2 2 2
误差分析：主要是由于实验对焦不准确以及读数产生的误差。

实验效果不是很理想。

图14 实际位移与理论位移比较曲线。