二维数字图像相关方法拉伸实验误差研究---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---摘要：对数字图像相关（DIC）方法的拉伸实验误差进行了系统分析。通过刚体运动实验,从软件模拟计算和硬件两方面研究了DIC方法的实验误差,同时，根据成像原理，分析了离面位移对实验结果的影响。为了检验测试系统---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---的测量精度，将DIC方法与多晶铜试样拉伸实验相结合，比较了不同实验条件下DIC方法与应变片测量的结果，分析认为测量误差主要于摄像机噪声及离面位移。鉴于这两种误差难以消除，探索了一种误差修正方法，对系统误差进行修正并得到满意结果。关键词：数字图像相关（DIC）；误差分析；刚体运动；离面位移：0348.1文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.10055630.2012.03.002引言数字图像相关（digitalimagecorrelation,DIC）方法是一种非接触、全场变形测量技术，因其具有设备简单、对环境要求低、测量精度高等优点，已被广泛用于材料的力学性能测试中[1,2]oDIC方法分二维（2D）和三维（3D）两种：3DDIC需要两台摄像机，实验较为繁琐；2DDIC仅用一台摄像机，且不需要相机标定。尽管2DDIC精度略低于3DDIC［3］,但是通过修正系统误差，仍可达到相当高的精度，因此仍然具有相当高的实用价值。研究人员对2DDIC的误差做了大量的研究，且将误差源分为硬件和软件两类［4］：(1)硬件方面主要包括散斑图质量［5］、镜头畸变［6］、离面位移［3］等；(2)软件方面主要包括子区域大小［7］、相关函数［8］、亚像素插值［9］等。这些工作从原理上发展和完善FDIC方法，使其在实际应用上又向前迈进了一步。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---力学实验中最常见是拉伸实验，将2DDIC方法应用于拉伸实验已有很多报道［1,2］,但却没有规范的实验方法，研究人员多是凭自身理解和经验进行实验。DIC作为一种图像测量方法，由硬件及实验方法引入的系统误差和偶然误差对测量精度和可靠性都有很大的影响，因此为提高实验的可靠性，对实验误差分析具有重要意义。文中主要分析了实验条件对2DDIC影响，对多晶铜试样进行拉伸实验，以应变片的测量结果为基准，将2DDIC的测量结果与之比较，验证2DDIC的测量精度，针对出现的误差，寻找误差源，并进行系统修正。1数字图像相关原理DIC方法是通过处理变形前后被测物体表面的图像获得位移和应变场信息的测量方法。将变形前后的图像分别称为“参考图像”和“变形后图像”，利用灰度分布的相关性求形变量。首先在参考图像中定义计算区域(regionofinterst,R0I),一般为矩形。计算区域进一步被均分为虚拟网格，通过计算每个网格节点的位移得到全场位移信息。2DDIC方法的基本原理在于对变形前后两幅图像中的相同像素点进行追踪或匹配，如图1所示，为计算P点的位移，在参考图像的计算区域内选择一个以P(xO,yO)为中心的含(2M+1)X(2M+1)个像素的正方形参考子区，在变形后图像中通过一定的搜索方法，按预先定义的互相关函数进行相关计算，---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---寻找与参考图像子区的互相关系数最大或最小(取决于所选择的相关函数)的以P‘(xz0,『0)为中心的目标图像子区，从而确定P(x0,yO)点在X、Y方向的位移分量U、Vo2实验2.1实验设备实验装置简图如图2所示，采用Instron5848试验机进行单轴拉伸加载。试验机载荷传感器分辨力为0.00001N,最大载荷2kN,位移传感器分辨力0.00001mm。图像传感器为一台大恒DHHV1303UMCMOS摄像机，分辨力为1280X1024pixel,镜头为ComputarMLM3XMP变焦镜头。实验过程中利用磁性底座把摄像机固定在钢铁基座上，以保证摄像机稳定且光轴与试样表面垂直，拍摄时用冷光源照明试样。试样材料是牌号为T2的紫铜，几何尺寸如图3所示。由于相关运算的精度与散斑质量关系密切，因此为了增加散斑图的平均灰度梯度［5］,实验中的散斑图是在白漆基底上喷涂直径约为0.5ym的雾化黑色碳素墨水颗粒得到的，如图4所示，白框为所选计算区域。2.2实验过程现从软件和硬件两方面分析了...