數(shù)字圖像相關(guān)DIC與任何測量過程中一樣,測試相關(guān)的誤差可能會影響數(shù)字圖像相關(guān)的測量。
實際上,每次測試都需要估計測量數(shù)據(jù)質(zhì)量,只有控制好與測試和后處理相關(guān)的誤差來源,才能使位移測量更加可靠。
在使用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)進行測試,原則上來講,只要能夠獲得數(shù)字化的圖像信息,即可對圖像進行分析處理,得到位移場、應變等數(shù)據(jù)結(jié)果。

那么,如何能夠獲取好的圖像數(shù)據(jù)呢?這些測試又需要什么樣的試驗條件來支撐呢?結(jié)合對所參與的試驗的認知,本篇文章從散斑制作這個方面來做介紹。
DIC技術(shù)也被稱數(shù)字散斑技術(shù),由此可見散斑對于一個高標準的DIC試驗的重要性。這里就存在一個問題,是不是所有的試樣都必須制備散斑?一個高標準的散斑場又該怎么來制備?
第一個問題,一般的試件是都需要制作散斑的。
在某些特殊情況下,試件本身就具備非常明顯的明暗對比特征,像石材、木材等,可以嘗試選擇不去制作散斑,利用其天然的特征替代散斑。

第二個問題,如何去制作高質(zhì)量的散斑。
對于這個問題分兩個方向來說明。常規(guī)尺度而言,現(xiàn)在制作散斑的方法方式有很多,最常見的有噴漆,模具鏤空去噴涂,也可以制作轉(zhuǎn)印貼貼到試件表面。
新拓三維為用戶提供一套散斑制作的工具,該工具可用于常規(guī)尺寸試件制作散斑,對于過大或者小尺度試驗,散斑工具有局限性。
另外可以通過軟件系統(tǒng)提供的散斑生成工具,輸入試件尺寸以及相機參數(shù),系統(tǒng)會自動生成標準散斑圖樣,這樣再去打印或者鏤空,出來的散斑圖案就是完全合乎標準的。
對于微小尺寸散斑制作而言,可采用化學沉積、噴金等方法制作散斑,但還取決于操作者的經(jīng)驗,有不確定性,這也是做散斑最難的一個領(lǐng)域。不管哪一種的散斑制作方法,制作的散斑都以不破壞材料本身的性能為前提。
如何制作高質(zhì)量散斑圖案
使用新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)進行測量前,首先要保證被測物必須有能在相機圖像里清晰且可辨認的圖案。
散斑噴涂制作
在DIC(數(shù)字圖像相關(guān))實驗測量之前,需要對試件表面進行噴斑處理,獲得高對比度的隨機灰度分布圖像。

散斑制作圖例
散斑質(zhì)量的好壞對測量結(jié)果影響很大,因此在散斑在制備的過程中需要滿足以下幾點:
1、具有隨機的光斑分布,高對比度的暗斑和光斑
2、相關(guān)灰度直方圖應以白、黑的等效分布展開
3、散斑必須能夠隨著試件一起變形且不會過早損壞
4、試件表面啞光處理,避免反光現(xiàn)象;斑表面無較大的持續(xù)強光區(qū)域,例如大的斑點
5、試件表面盡量保證為平面,易于識別與三維重建
6、試件表面的特征應足夠精細,以獲得良好的計算面片;同時表面應該足夠大使相機能夠完全分辨出來

a.不合格的低對比度散斑 b.干擾點過大散斑 c.較好的高對比度散斑
數(shù)字圖像相關(guān)法dic-噴斑步驟
1、清潔被測物表面,使其沒有油污等附著;
2、使用前噴漆搖勻,避免噴漆過程中出現(xiàn)卡塊現(xiàn)象;
3、均勻噴涂白色啞光漆或者比較暗淡的基料層。通過白色亞光漆給被測物打底,以便于保證圖案對比度高;
4、其次隨機噴涂黑色啞光漆;
5、噴漆完成之后靜置 3 分鐘使散斑風干。
散斑質(zhì)量評估
相機分辨率、測量幅面不同時,需要制備的散斑尺寸也不同。最優(yōu)的散斑尺寸是
3-5pixel,適用于亮(黑底白色)或暗(白底黑色)散斑。
?于3pixel 的散斑有引起?樣并增加 DIC 誤差的風險,該誤差在低信噪?且位移
很?時更顯著。在壓縮試驗中,?于推薦尺?范圍的散斑(即 3pixel)可能因為壓縮和間距變???樣。尺?較?(即?于 5pixel)的散斑需要更?的?區(qū),這會導致位移和應變空間分辨率的降低,但不會對結(jié)果造成負?影響(即不增加噪聲)。
散斑的物理尺?是由視場跟圖像分辨率決定的。?如,如果視場為200mm,分辨率為4096 pixel,,其物理尺?為 200mm/4096pixel*5pixel = 0.24mm。
注意,對于給定的 DIC 測量,散斑物理尺?取決于FOV和圖像分辨率。對于給定的 FOV和鏡頭,與?分辨率(如 1200 萬像素)相機相?,低分辨率(如100萬像素)相機需要更?的散斑??和間距。
散斑的粗細需要與被測物體的大小相匹配,較小的被測物體需要較細的散斑,較大的被測物需要較大的散斑。

小幅面散斑-要求散斑細密

大幅面散斑-要求散斑圖案大一些
新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統(tǒng)自帶散斑評估系統(tǒng),通過評估所制作散斑的對?度、圖像梯度來判定散斑質(zhì)量的好壞,并且以此給出推薦子集大小,更有利于使用 DIC軟件選擇散斑域。

質(zhì)量評估、子集推薦結(jié)果
對比度:圖像中散斑密度應該大致為 50%(即在 ROI 的任意?區(qū)內(nèi)亮(??)和暗
(??)像素所占的面積應大致相同;
顆粒度:亮(白色)像素過渡到暗(??)像素之間最佳為 3-6Pixel;
散斑尺寸:該散斑域推薦子集大小,可應用到 DIC 軟件步長參數(shù);
匹配精度:當前散斑域的匹配誤差精度,單位 mm。