1.1DIC基本原理

在实验中DIC特指一种种光学测量技术，⽤于在整个⼒学试验过程中测量试样表⾯上不断变化的全场⼆维或三维坐标。测量出的坐标场可⽤于进⼀步导出位移、应变、应变率、速度和曲率等感兴趣量（Quantities-of-Interest，QOI）的场。

DIC 的核⼼思想是，基于⼀系列试样表⾯的数字散斑图像，通过求解最优化问题（基于典型的传递模型，如光流），估计其全场散斑的坐标和位移。

平⾯试样表⾯的 2D-坐标可以⽤单相机系统来测量，这被称为 2D-DIC。三维表⾯坐标测量了图像相关（Image Correlation）外，还需要⾄少两个成⼀定⽴体⾓的相机。1这被称为 Stereo-DIC。

在进⾏测量之前，相机/镜头系统通过间距已知的特征图像（即标定板）进⾏标定。该标定使得 DIC 软件可以校正镜头畸变，对于 Stereo-DIC 来说，还可提供相机之间以及相机与试样之间的相对位置和姿态。

简⾔之，使⽤软件代码分析图像中⽤户⾃定义的感兴趣区域（Region-of-Interest， ROI），其中包含⼀组计算或测量点。在局部 DIC 中，每个计算点均位于⼦区的中⼼。计算点的间距（步长）通常以⼀定的规则来定义，这样相邻⼦区可能（或可能不）重叠。

从参考图像（在运动/变形之前）到随后的每个图像（在运动/变形期间），都要对相关⼦区进⾏关计算。该相关计算⾸先使⽤插值函数对每个⼦区中的散斑图案进⾏近似，然后该函数基于⼦区形函数发⽣变形。结合⼦区权重的匹配准则将⽤于匹配参考图像中的每个⼦区与变形图像中的相应⼦区。

计算导出场（Derived Field）是 DIC 众多处理过程中的最后⼀步。可从坐标场中

导出的最常见量为应变场，尽管 DIC 还提供了获得其它 QOI（如曲率、速度和加速度）

的途径。QOI 的最⼩分辨率（也称为本底噪声）以及潜在的系统误差与测量的设置（如

相机选择、图像对⽐度、DIC 散斑的特征尺⼨）以及数据处理参数（如⼦区尺⼨、形函

数、虚拟应变⽚）都有关。因此，DIC 数据处理的最后⼀步是通过不确定度量化分析

来确定 QOI 的分辨率。这将为⽤户提供试样⼒学试验的位移和/或导出量以及这些测

量值的不确定度的全场描述。

1.2实验范围

1.试样尺⼨约为 50mm ⾄ 1m

2.经受名义上的平⾯运动和/或变形的平⾯试样

3.等效应变约在 60% 以内

4.在可控环境下的通⽤实验室进⾏试验（例如，室温为 15–25oC，基本不产生振动

5.⾮特殊环境条件（如⽆环境箱、⽆⽔箱或压⼒容器、⽆窗⼜或观察窗、⽆爆炸或冲击波）

6.使⽤光学图像（不包括扫描电⼦显微镜、原⼦⼒显微镜或 X 射线拍摄到的图像）

7.2D-DIC 和 Stereo-DIC、单⼀ DIC 系统：2D-DIC 需要⼀个相机⽽ Stereo-DIC 需要两个相机、标准机器视觉相机和光学镜头（不包括显微镜、体视显微镜或⾼速相机）、基于⼦区的局部 DIC 算法（与全局算法相对）、

本指南未明确规定⼒学测试的速度范围（准静态的或动态的），因为这⾥给出的任

何指导均将夹头速度或应变率限制在⼀定范围内。

2.DIC的测量设计

2.1QOI感兴趣量

形状、位移、速度、加速度、应

变和应变率等

2.2ROI感兴趣区域

2.3FOV视场

2.4SOD靶距

2.5 2D-DIC 与 Stereo-DIC 的对比

2D-DIC：

1.试样表面应该是平面，且与相机光轴垂直

2.SOD在实验中保持不变，任何未预料到的里面运动将导致测量误差

3.测量孔隙率极高的泡沫材料推荐采用2D-DIC，孔隙形成的⾃然散斑在左右相机中成像差异⼤

2.6 立体角

立体角，常用字母Ω表示，是一个物体对特定点的三维空间的角度，是平面角在三维空间中的类比。它描述的是站在某一点的观察者测量到的物体大小的尺度。例如，对于一个特定的观察点，一个在该观察点附近的小物体有可能和一个远处的大物体有着相同的立体角。

对于 Stereo-DIC，应选择合适的⽴体⾓（Stereo Angle）。⽴体⾓的确定依赖于试验装置的⼏何尺⼨以及最关⼼的 QOI。⽴体⾓越⼩，⾯内位移测量精度越⾼，但离⾯位移测量的不确定度会增加。

1.立体角约在15-35之间，为降低离⾯不确定度并使可⽤的 DOF 最⼤化，短焦镜头（8–12mm 焦距）的最⼩⽴体⾓应为 35°，中等焦距镜头（17mm 焦距）对应的最⼩⽴体⾓为 25°，⽽ 35mm 及更长焦距的镜头可以采⽤ 15° ⽴体⾓。

经验表明，⼤的⽴体⾓（⼤约⼤于 35°）可能导致两个相机的图像难以互

相关（Cross-Correlation），这是由于两个相机拍摄到的图像视差（Perspective

Difference）过⼤，在采⽤⼴⾓镜头时尤其如此。

2.7 DOF景深

` 可根据离面运动及相机的立体角，确定需要的DOF

2.8 SG空间梯度

用于确定空间分辨率，该值由测量系统的设计参数决定，⽐如相机分辨率、FOV 和 DIC 计算参数（如⼦区⼤⼩和步长）。

DIC系统的分辨率应大于QOI的空间梯度，可用以下方法：

1.采⽤更⾼分辨率的相机。

2.减⼩ ROI 在试样上的⽐例。

2.9 本底噪声

为所有 QOI 确定可接受的本底噪声（Noise-Floor）。对⽤于建⽴可接受本底噪声

阈值的准则进⾏校验和记录。

2.10 帧率

2.11 曝光时间

由于曝光时间和帧率是独⽴确定的，曝光时间不能⼤于帧率（2.1.10节）的倒

数。

2.12同步触发

确定 DIC 图像与其他测量⼿段（如施加⼒或位移的设备、应变⽚、热电偶等）的

同步⽅式。确定在⼒学试验开始时如何触发所有的数据采集设备。

三.VID实验

3.1FASTCAM相机

图2

3.1.1 摄像机的准备

图4

3.1.2 镜头

3.1.2.1 调节镜头

图8

3.1.3 光源的选择

图9

3.1.4 三脚架的设置

图10

3.1.5 环境设置

图11.12

3.1.6 摄象机与PFV的启动

图13.14.15.16.17

3.1.7 摄影及确认

图18.19.20.21.22

3.1.8 保存及回放

图23.24.25.26.27.28.29

3.2 LMStest

3.2.1 信号特征测试分析

3.2.1.1开启软件

1. 打开项目

2.通道设置

看不懂！！！！！！！！！！！！！

待定

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