DIC 测量原理

数字图像相关（DIC）是一种基于灰度数字图像的全域图像分析方法，可以在三维空间中确定物体的轮廓和受载物体的位移和应变。

由于用于静态和动态应用的高分辨率数码相机以及计算机技术的快速发展，这种测量方式的应用已经扩大，DIC测量技术已被证明是一种灵活且有用的变形分析工具。

DIC动态测量范围广，能够测量较大应变（>100%）。分辨率取决于视场大小和相机分辨率，因此分辨率是可调节的。

特点：

原理：

使用立体传感器设置，每个目标点都聚焦在各自传感器的图像平面上的特定像素上。通过了解每个传感器的成像参数(内部参数)和传感器相对于彼此的方向(外部参数)，可以计算出三维空间中每个目标点的位置。
利用物体表面的随机强度模式，应用相关算法可以识别出两幅图像中每个物体点的位置。

相关性

相关算法是基于对小相邻区域内灰度值G(x,y)识别追踪。由于测试件的加载，该灰度值被转换为：

      Gt(xt,yt)=g0+g1G(xt,yt)

      x1=a0+a1x+a2y+a3xy

      y1=a4+a5x+a6y+a7xy

随相关算法的不同这些被最小化计算：

      ∑(Gt(xt,yt)- G(x,y))2

通过改变光照参数和仿射变换的参数，匹配精度可以达到0.01像素。

      (g0,g1)

      (a0,…….,a7)

标定

测量的质量取决于对系统内外参数的准确确定，通过在不同视角下拍摄标定板的图像，标定过程非常简单。

束平差算法计算每个相机的内部参数（焦距、主点、畸变参数）及各自的方向，以及外部参数（平移矢量和旋转矩阵）。

轮廓测量

应用相关算法，在两个相机的图像中找到一个目标点，并找到相应的点，考虑到成像参数可以计算出物体的轮廓。

变形测量

通过计算不同价在条件下图像的变换参数，可以确定表面的位移矢量和变形量。

应变计算

考虑到物体的曲率，利用仿射变换的参数和变形的梯度来计算应变。

应用：

材料试验

​​​​​​​DIC提供了远超出塑性变形范围的材料参数表征，其强大的数据分析工具可以确定最大应变的位置和振幅，这是材料测试中的重要功能。

断裂力学

​​​​​​​DIC是研究断裂力学的理想方法。全场测量提供了局部和全局应变分布、裂纹扩展的精确信息，可用于确定重要的断裂力学参数。

构件试验

​​​​​​​该软件提供方便的数据处理，可靠的评估和广泛的后处理和分析能力(如确定和可视化的主要应变)。

DIC 测量原理

实拍图像（左），最大主应变（中），主应变（右）

实拍图像（左），主应变（右）

CFRP构件的变形分析

实拍图像（左），三维变形（右）