[发明专利]基于岩土材料变形时空非均匀特征的DSCM分析方法

摘要

本发明公开了一种基于岩土材料变形时空非均匀特征的DSCM分析方法,可通过动态调整像素测点的搜索范围来提高图像分析效率。本发明基于岩土材料时空非均匀变形特征，依据参考网格的分析结果来确定图像中所有像素测点的搜索范围。本发明通过编程在软件中得以实现，适用于多种类型岩土材料的数字散斑相关分析，能够大幅减少进行图像相关分析的像素点数量，有效提高数字散斑相关方法的图像分析速度。本发明通过与考虑岩石裂隙影响的数字散斑相关分析的精度优化方法相结合，可在提高计算精度的同时，提高图像分析的速度。本发明能够有效“抑制”图像噪声产生的测点位移分析误差或错误，从而可以提高岩土材料变形的数字散斑相关量测精度。

主权项

一种基于岩土材料变形时空非均匀特征的DSCM分析方法，具体步骤如下：步骤1. 在待分析的序列图像中，在第1幅图像上选定一个大于后续分析的图像测点范围，然后选定一个大于实际分析过程中的像素测点间距来划分初始网格测点，以减少网格测点的图像分析时间；所述图像是指DSCM试验过程中通过图像采集设备获取的岩土材料表面位移场、应变场及总体变形的序列照片；步骤2. 选用相同的搜索半径和1个像素的搜索步长，进行全部序列图像的测点分析，获得各个图像对应的变形后测点网格数据，作为后续图像分析的参考网格；步骤3. 利用待分析的序列图像，重新建立图像分析项目，在图像分析参数和选项设置中，通过设定参考网格数据文件在计算机硬盘上的存储位置，由图像分析程序在正式分析前读取到计算机内存中；步骤4. 在第1幅图像上，在参考网格覆盖的图像范围内部，以一个网格测点间距来划分实际测点网格，所述实际测点网格是指获取参考网格数据后对图像进行正式分析时划分的网格；步骤5. 对于实际测点网格中的任意一个网格节点Pi，采用“点是否在四边形内部或边界”的通识几何判别方法，扫描分析计算机内存中所有参考网格数据，找到测点Pi所在的参考网格单元；步骤6. 计算Pi所在的参考网格单元的4个节点在第N+1幅图像上x和y方向的最大位移值dmax，dmax = max{dx1, dy1, dx2, dy2, dx3, dy3, dx4, dy4}，然后，将该位移值作为第N幅图像Pi的搜索半径；其中（x，y）是分析图像中测点的像素坐标，x表示横坐标，y表示纵坐标，dx1, dy1, dx2, dy2, dx3, dy3, dx4, dy4是Pi所在网格单元4个节点坐标的位移值；步骤7. 采用常规数字散斑相关方法，分析获得测点Pi在第N+1幅图像上的位置坐标，通过比较测点Pi在第N幅和第N+1幅图像上位置坐标差值计算出Pi的位移；所述常规数字散斑相关方法为测点采用相同搜索半径的图像分析方法；步骤8. 循环步骤5～步骤7，直到实际测点网格中所有的网格测点分析完毕，即可以获得全部测点的位移数据。