[发明专利]一种非连续变形测量方法

权利要求书

1.一种非连续变形测量方法，该测量方法的步骤如下：

第一步：在被测物体表面绘制人工散斑图案；

第二步：安装装置；将两部平行线光源固定于固定支座上，根据周围环境光线明暗程度手动调节光照强度；将采集相机固定于三角支架上，同时采集相机通过导线与计算机相连，安装好所用装置；

第三步：开动试验机，对被测物体进行加载实验，按照预先设定的采集帧率进行图像采集；

第四步：根据实验荷载数据信息，均匀挑选图像，进行扩展裂缝边界检测，并标识出扩展裂缝的边界，得到裂缝扩展区域，根据扩展裂缝边界的灰度坐标信息，获取裂缝扩展尺寸；若没有检测到扩展裂缝，则通过数字图像处理得到图像的全场位移和应变信息；

第五步：对第四步中已经检测出的裂缝扩展区域进行剥离，获取裂缝剥离之后的图像：即将裂缝扩展区域内的灰度数据全部转化为0或255，以与图像中其他非裂缝扩展区域进行区分，并突显裂缝剥离效果，得到裂缝剥离后的图像；

第六步：对裂缝剥离后的图像采用数字图像处理方法进行分析，获取裂缝扩展尖端所在位置以及该位置处的位移和应变信息，进而得到剥离裂缝扩展区域后的全场位移和应变信息。

2.一种权利要求1所述的非连续变形测量方法所用装置，其特征在于该装置包括用于加载被测物体的试验机、线光源、采集相机、用于对图像中裂缝扩展区域进行边缘检测与剥离并获取裂缝扩展尺寸信息的裂缝识别模块以及用于接收裂缝识别模块传输来的去裂缝扩展区域的图像数据并进行图像处理分析获取全场位移和应变信息的图像处理模块；被测物体上涂有人工散斑，所述线光源采用两部平行线光源，光源的两端垂直设置固定支架，固定支架固定在固定支座上，在固定支架朝向光源的内侧上从上至下设有若干数量的卡扣，线光源通过卡扣能固定在固定支架的任意位置上；所述采集相机固定于三角支架上，三角支架底部设有隔震垫；所述采集相机通过数据传输导线与计算机相连，实时传输图像数据；裂缝识别模块和图像处理模块均加载在计算机内。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述采集相机为静态采集相机或者高速采集相机。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述裂缝识别模块依次对图像进行直方图均衡化、中值滤波、图像二值化操作。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述图像二值化的具体过程是：假设一幅灰度裂缝图像用f(x,y)表示，其中(x,y)为图像中像素的坐标位置，若T为阈值，则阈值分割后的二值图像b(x,y)满足式(1)，

采用迭代优化的方法来计算阈值T，其具体操作步骤如下：

1)设定阈值：

统计带裂缝图像所有像素点位置的最小灰度值T_min、最大灰度值T_max，计算两者平均值作为初始阈值

2)阈值分割

根据步骤1)得到的初始阈值T，采用式(1)对图像进行分割，按照式(2)得到目标像素集合G₁和背景像素集合G₂，

G₁＝{f(x,y)≥T},G₂＝{f(x,y)＜T} (2)；

3)均值

按照式(3)计算目标像素集合G₁和背景像素集合G₂的灰度平均值t₁和t₂，

其中，num(G₁)表示目标像素集合G₁中的像素点的总数量；num(G₂)表示目标像素集合G₂中的像素点的总数量；

4)迭代

根据t₁和t₂计算新的阈值重复步骤2)和3)，直至本次迭代阈值T与上一次迭代得到的阈值T相等，则此阈值T即为本张图像的最合适的阈值，此时终止迭代过程，根据式(1)对该图像执行二值化处理操作。