[发明专利]一种基于图像分割的数字体积相关算法中边界处理方法

说明书

本发明公开了一种基于图像分割的数字体积相关算法中边界处理方法，该方法首先区分感兴趣区域和背景区域，然后对要进行DVC计算的其中一套三维图像进行图像分割，分割为感兴趣区域(VOI)和背景(BG)两部分，在进行DVC计算时只计算VOI内的计算点的位移和应变；计算位移时，子体块间的相关性匹配仅仅针对VOI部分，计算应变时，只利用VOI内的位移点来求解应变。此外，本发明通过区分子体块还有应变计算窗口内的连通域个数，只利用子体块或者应变计算窗口内的主连通域去计算位移和应变，进一步提高了处理复杂轮廓或者边界时计算的准确性。本发明方法可以使DVC计算的范围更贴近材料的内外轮廓。

技术领域

本发明涉及一种基于图像分割的数字体积相关算法中边界处理方法，属于材料与结构的变形测量技术领域。

背景技术

1982年，Peters等(WH Peters，WF Ranson.Digital imaging techniques inexperimental stress analysis[J].Opt.Eng.1982，21(3)：427～431)提出了数字图像相关法(DIC)，随后DIC便被广泛地应用于实验力学等领域。在此基础上，1999年，Bay等(BayBK，Smith T S，Fyherie D P，et al.Digital volume correlation：Three-dimensionalstrain mapping using X-ray tomography[J].Experimental Mechanics，1999，39(3)：217～226)提出了数字体积相关法(DVC)。DVC是DIC由二维平面到三维立体的拓展，现阶段已在生物材料、矿物材料、泡沫材料、水泥基材料等领域的变形分析方面取得了广泛的应用，其也是目前鲜有的一种能直接测量材料内部三维全场变形的实验方法。

DVC的基本原理是通过对比材料变形前后的三维图像的灰度变化来确定每个计算点的位移，进而计算应变。DVC是一种基于连续介质力学的方法，但是大多数情况下材料中不可避免地会存在非连续区域，当进行DVC计算时，如果一个子体块跨过两种区域的边界就会使计算出现错误。此外，大多数的DVC算法都要事先选定一个感兴趣的计算区域(VOI)，一般情况下，VOI的形状都只能是规则的形状，对于轮廓不规则的材料，这种做法难以完整地描述材料的变形场。对于DIC，也存在同样的问题。