利用图像来测量的技术——数字图像相关法(DIC)

数字图像相关法

数字图像相关法(digital image correlation method,DIC)是对未变形和变形状态下的试件图像进行计算机处理，获得全场位移的一种方法。也就是说你只需要提供两张图片——一张参考图片(refference image)和一张变形状态下的图片(current image)，你就可以得到全场的位移。
本文将会介绍一种常用的DIC测量软件Ncorr1,并做出展示。

Ncorr的安装

Ncorr的GitHub仓库为GitHub - justinblaber/ncorr_2D_matlab: 2D Digital Image Correlation Matlab Software，在仓库的介绍页面有着详细的介绍。建议在运行之前安装Visual Studio环境，安装步骤可以参考这里C语言/C++初学——Visual Studio环境的安装配置与使用 - 知乎。

安装流程：

从GitHub仓库下载Ncorr
打开matlab并切换到下载Ncorr的目录
在命令行输入

cd ncorr_2D_matlab
addpath(pwd);
handles_ncorr = ncorr;

接下来会出现一个窗口，点击确定

新的窗口是用来设置并行数的，这里设置默认，直接下一步

之后命令行里就开始安装Ncorr了，稍作等待

安装完成后会显示

这样就完成了Ncorr的安装，之后在使用Ncorr的时候，切换到这个目录，直接输入ncorr就好了。

用Ncorr做第一次DIC测量

首先准备变形状态前(reference image)和变形状态中(current image)的两张图片，这里我使用的图片是下面这两张。

左边是参考图片，右边是做了平移为10个像素的变形状态下的图片。这两张图片是通过glare2生成的,glare可以在这里下载：glare主页，至此我们的一切准备工作就完成了，下面只需要在ncorr里点一点就可以了。

点一点的步骤：

首先是加载参考图片和变形状态下的图片，点击File选择Load Reference Image然后选择参考图像；点击File选择Load Current Image(s)在选择Load All(memory heavy)选择变形状态下的图片。
点击Region Of Interst来选择你要测量的区域。点击Draw ROI,在打开的窗口中用工具来画出你喜欢的ROI区域，我用矩形画了一个区域，完成后点finish保存区域，再点finish完成ROI的确定。
计算部分，首先设置计算参数。点击Analysis,选择Set DIC Parameters，这里可以设置计算参数。这里选择默认的参数，点击finish和弹出来窗口的yes保存设置；点击Analysis选择Perform DIC Analysis开始计算，在弹出的窗口中选择ROI的区域开始计算。
可以在Analysis中的Format Displacement中查看初步的结果,这里其实是虚拟引申。

左边是水平位移，右边是竖直位移，水平位移的计算结果与真实设置的位移10最大相差0.0006。
就这样，我们完成了DIC的计算

参考文献

[1] BLABER J, ADAIR B, ANTONIOU A. Ncorr: open-source 2D digital image correlation matlab software[J]. Experimental Mechanics, 2015, 55(6):1105-1122.

[2] SU Y, ZHANG Q. Glare: A free and open-source software for generation and assessment of digital speckle pattern[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 148:106766.