一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法与流程

技术特征：
1.一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的方法为使用i、ii型复合裂纹的位移场函数作为数字图像相关方法的子区位移表征函数，具体为：步骤一，搭建数字图像相关测量系统，获取试件变形前的参考图像及变形后的带有裂纹的变形图像；步骤二、使用裂纹尖端检测方法计算得到变形图像中裂纹尖端的初始位置（，）；步骤三、对该裂纹尖端初始位置点进行整像素匹配，计算其在参考图像上的位置（，）；步骤四、在参考图像上布置计算点，为每个计算点分配计算子区；步骤五、以复合裂纹位移场函数为各子区内的位移表征函数，以（，）为裂纹尖端初值，使用数字图像相关法计算各子区内位移场函数的待定系数及裂纹尖端终值（，），并以此计算得到各计算点的位移值；步骤六、由各计算点的位移值插值得到全场位移值。2.根据权利要求1所述的一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的使用i、ii型复合裂纹的位移场函数的表达式如下：（1）其中，u为以裂纹尖端为中心沿裂纹方向的位移，v为以裂纹尖端为中心垂直于裂纹方向的位移，，，，为i型裂纹的待定系数，， ，，为ii型裂纹的待定系数，，表示待定的u方向和v方向的刚体平移，r和θ为以裂纹尖端为原点的极坐标，m为待定系数的个数。3.根据权利要求1所述的一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的位移函数能够有效描述单一i型裂纹、单一ii型裂纹或i、ii型复合裂纹的位移场。4.根据权利要求1所述的一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的步骤二中裂纹尖端检测方法包括：基于图像处理的检测方法、基于机器学习的检测方法及基于深度卷积神经网络的检测方法。5.根据权利要求1所述的一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的步骤三中裂纹尖端整像素匹配具体为：在变形图像上以裂纹尖端初始位置（，）为中点，分配变形子区，寻找参考图像上与该变形子区相关性最高的参考子区，该参考子区中点坐标即为（，）。
6.根据权利要求1所述的一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，其特征在于，所述的步骤五中计算裂纹尖端终值及位移场函数待定系数的方法具体为：以公式（1）作为参考图像各计算点子区内的位移表征函数，以（，）为裂纹尖端初值，使用数字图像相关法中的牛顿迭代法进行迭代求解与参考子区内灰度信息相关性匹配度最高的变形图像子区信息，从而计算得到公式（1）的待定系数，，，，，，，，，及裂纹尖端终值（，）；以裂纹尖端终值为极坐标原点计算参考子区中点的极坐标，然后根据公式（1）求得该子区中点的位移值u，v。

技术总结
本发明公开了一种应用复合裂纹位移场函数的数字图像相关方法，该方法应用I、II型复合裂纹位移场函数作为数字图像相关方法中计算子区的位移表征函数；首先通过智能识别算法识别出变形图像中裂纹尖端的位置，并通过整像素匹配计算裂纹尖端在参考图像中的位置。然后应用I、II型复合裂纹位移场函数作为数字图像相关方法中计算子区的位移表征函数进行子区匹配从而迭代求得裂纹尖端终值及位移场函数的待定系数。根据裂纹尖端终值及位移场函数的待定系数可求得各子区中点的位移值，然后插值得到全场位移场。该复合裂纹位移场函数可以有效表征计算子区由裂纹导致的子区断裂情况下的位移场，从而保证数字图像相关方法在处理含裂纹图像时的计算精度。纹图像时的计算精度。纹图像时的计算精度。


技术研发人员：熊克 宋祥帆
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2022/4/1