[发明专利]一种前后表面平行物体内部应变率场的光学测量方法

摘要

一种前后表面平行物体内部应变率场的光学测量方法，首先利用数字图像相关方法获得受载的前后表面平行物体前后表面测点的速度场；其次将前后表面平行物体剖分成无间隙、无重叠、成行成列的以测点为顶点的体素长方体，将各体素长方体简化为由4个体素四面体构成的中空的体素长方体，前后表面测点即为各体素四面体的顶点，由各体素四面体顶点的速度场计算各体素四面体的应变率；最后根据各体素四面体的应变率计算体素长方体的应变率，进而获得前后表面平行物体内部的应变率场。本发明提出的测量方法计算方法简单，具有测量精度高、测量条件低等优点，在固体实验力学领域有广阔的应用前景，对于滑坡、岩爆等灾害预防大有裨益。

主权项

1.一种前后表面平行物体内部应变率场的光学测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、利用数字图像相关方法获得受载的前后表面平行物体前后表面测点的速度场；步骤1.1、若受载的前后表面平行物体前后表面不具有天然纹理，采用涂料制作人工散斑场；在受载的前后表面平行物体前表面前方及后表面后方分别布置拍摄装置，采集不同加载时刻受载的前后表面平行物体前后表面的图像，拍摄装置由计算机控制，保证前后表面图像的拍摄时间同步；步骤1.2、选择若干张受载的前后表面平行物体前表面的图像，根据拍摄时间，确定所选择若干张图像中任意相邻两张图像之间的时间间隔，设置子区尺寸、测点数目，在第1张前表面图像上等间距布置测点，确定前表面图像上测点坐标，利用数字图像相关方法确定前表面图像上的测点在除第1张前表面图像外其他的前表面图像上的坐标；选择若干张受载的前后表面平行物体后表面的图像，所选后表面图像的时刻与所选前表面图像的时刻相同，设置与前表面图像相同的子区尺寸和测点数目，将过第1张前表面图像上测点作垂直于前表面的直线与后表面的交点作为后表面图像上测点的坐标，利用数字图像相关方法确定后表面图像上测点在除第1张后表面图像外其他的后表面图像上的坐标，所述第1张前表面图像为前表面未变形图像，所述第1张后表面图像为后表面未变形图像；步骤1.3、根据若干张前表面图像上测点的坐标及其相邻两张图像之间的时间间隔，计算前表面图像上各测点的速度场；根据若干张后表面图像上测点的坐标及其相邻两张图像之间的时间间隔，计算后表面图像上各测点的速度场；步骤2、将前后表面平行物体剖分成无间隙、无重叠、成行成列的以第1张前表面图像上的测点和第1张后表面图像上的测点为顶点的若干个体素长方体，将各体素长方体简化为由4个体素四面体构成的中空的体素长方体，第1张前表面图像上的测点和第1张后表面图像上的测点即为4个体素四面体的顶点，由各体素四面体顶点的速度场计算各体素四面体的应变率，所述体素为三维空间最小单位，为二维像素在三维空间的推广，所述体素长方体为由若干体素构成的长方体，体素长方体内部不包括任何测点，所述体素四面体为由若干体素构成的四面体；步骤3、根据各体素四面体的应变率计算体素长方体的应变率，进而获得前后表面平行物体内部的应变率场。