小视场下基于可移动3D-DIC 的全场应变测量方法

崔颖，王之腾，陈立伟，高山

哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001

三维数字图像相关法(3D-digital image correlation，3D-DIC)将数字图像相关技术(digital image correlation，DIC)[1]和计算机视觉相结合[2]，追踪物体表面的3D 形变。该技术由于相机定位灵活、抗干扰能力强等特点，在测试材料性能、研究生物组织的力学性能等各个领域得到了广泛应用[3-4]。然而，在小视场下，存在着2 个问题影响着叶片完整应变场的获取和测量精度：一方面，相机光轴和试件表面非垂直，应变分析受平面外运动的影响[5]；另一方面，叶片不同区域拼接为完整区域，在重叠区域存在灰度梯度，视觉上表现为存在拼接缝，将导致巨大的应变误差[6]。

近年来，许多学者对平面外运动[7-8]进行了研究。Pan[9]使用双边远心透镜构建了2D-DIC 系统，以减少应变误差；Zhu[10]提出了一种双反射镜技术，并将其应用于一维和二维光学伸长仪[11]，实现高精度应变测量；潘兵等[12]使用一个不可变形的样本来校正变形样本的位移，采用所提出的补偿方法，垂直应变和水平应变拉伸试验结果的平均误差分别为22±31 με 和7±38 με；Wang等[13]和Malowang 等[14]提出了一种多幅图像三角分割结合束平差法进行三维重建的方法，降低了多幅图像拼接过程中拼接缝的影响，提高了模型全场应变测量的精度；Poozesh[15]提出了一种使用参考点的框架变换来缝合不同区域的方法，降低了每一部分区域缝合过程中拼接缝对应变测量的影响。然而，上述提到方法在小视场背景下并不适用。本文提出了基于可移动3D-DIC 全场应变测量方法，实现小视场下试件完整应变场测量。……