【知识分享】DIC（数字图像相关）实验

本文主要是介绍【知识分享】DIC（数字图像相关）实验—高质量散斑制作DIC测试，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

数字图像相关DIC与任何测量过程中一样，测试相关的误差可能会影响数字图像相关的测量。

实际上，每次测试都需要估计测量数据质量，只有控制好与测试和后处理相关的误差来源，才能使位移测量更加可靠。

在使用数字图像相关进行测试，原则上来讲，只要能够获得数字化的图像信息，即可对图像进行分析处理，得到位移场、应变场等数据结果。

那么，如何能够获取好的图像数据呢？这些测试又需要什么样的试验条件来支撑呢？结合对所参与的试验的认知，本篇文章从散斑制作这个方面来做介绍。

DIC技术也被称数字散斑技术，由此可见散斑对于一个高标准的DIC试验的重要性。这里就存在一个问题，是不是所有的试样都必须制备散斑？一个高标准的散斑场又该怎么来制备？

第一个问题，一般的试件是都需要制作散斑的。

散斑分为两种类型：自然散斑和人工散斑。在某些特殊情况下，试件本身就具备非常明显的明暗对比特征，像石材、木材等，可以尝试选择不去制作散斑，利用其天然的特征替代散斑。

第二个问题，如何制作高质量的散斑。

对于这个问题分两个方向来说明。常规尺度而言，现在制作散斑的方法方式有很多，最常见的有喷漆，模具镂空去喷涂，也可以制作转印贴贴到试件表面。

新拓三维为用户提供一套散斑制作的工具，该工具可用于常规尺寸试件制作散斑，对于过大或者小尺度试验，散斑工具有局限性。

另外可以通过软件系统提供的散斑生成工具，输入试件尺寸以及相机参数，系统会自动生成标准散斑图样，这样再去打印或者镂空，出来的散斑图案就是完全合乎标准的。

对于微小尺寸散斑制作而言，可采用化学沉积、喷金等方法制作散斑，但还取决于操作者的经验，有不确定性，这也是做散斑最难的一个领域。不管哪一种的散斑制作方法，制作的散斑都以不破坏材料本身的性能为前提。

● 如何制作高质量散斑图案

使用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统进行测量前，首先要保证被测物必须有能在相机图像里清晰且可辨认的图案。

● 散斑喷涂制作

在DIC（数字图像相关）实验测量之前，需要对试件表面进行喷斑处理，获得高对比度的随机灰度分布图像。

散斑制作图例

散斑质量的好坏对测量结果影响很大，因此在散斑在制备的过程中需要满足以下几点：

具有随机的光斑分布，高对比度的暗斑和光斑；
相关灰度直方图应以白、黑的等效分布展开；
散斑应该比较薄，能够顺应试样的变形而不改变试样的变形行为；散斑的粘附性应该比较好，能够在实验过程中不脱落；散斑应该有较好的延展性，能够随试样一起变形，尤其是大变形实验；
试件表面哑光处理，避免反光现象；斑表面无较大的持续强光区域，例如大的斑点；
试件表面尽量保证为平面，易于识别与三维重建；
试件表面的特征应足够精细，以获得良好的计算面片；同时表面应该足够大使相机能够完全分辨出来。

a.不合格的低对比度散斑 b.干扰点过大散斑 c.较好的高对比度散斑

● 喷斑步骤

1、清洁被测物表面，使其没有油污等附着；

2、使用前喷漆摇匀，避免喷漆过程中出现卡块现象；

3、均匀喷涂白色哑光漆或者比较暗淡的基料层。通过白色亚光漆给被测物打底，以便于保证图案对比度高；

4、其次随机喷涂黑色哑光漆；

5、喷漆完成之后静置 3 分钟使散斑风干。

● 散斑质量评估

相机分辨率、测量幅面不同时，需要制备的散斑尺寸也不同。最优的散斑尺寸是

3-5pixel，适用于亮（黑底白色）或暗（白底黑色）散斑。

⼩于3pixel 的散斑有引起⾛样并增加 DIC 误差的风险，该误差在低信噪⽐且位移很⼩时更显著。在压缩试验中，⼩于推荐尺⼨范围的散斑（即 3pixel）可能因为压缩和间距变⼩⽽⾛样。尺⼨较⼤（即⼤于 5pixel）的散斑需要更⼤的子区，这会导致位移和应变空间分辨率的降低，但不会对结果造成负⾯影响（即不增加噪声）。

散斑的物理尺⼨是由视场跟图像分辨率决定的。⽐如，如果视场为200mm，分辨率为4096 pixel，，其物理尺⼨为 200mm/4096pixel*5pixel = 0.24mm。

注意，对于给定的 DIC 测量，散斑物理尺⼨取决于FOV和图像分辨率。对于给定的 FOV和镜头，与⾼分辨率（如 1200 万像素）相机相⽐，低分辨率（如100万像素）相机需要更⼤的散斑⼤⼩和间距。

散斑的粗细需要与被测物体的大小相匹配，较小的被测物体需要较细的散斑，较大的被测物需要较大的散斑。