[发明专利]一种基于二次填补法的模拟散斑图制作方法

说明书

本发明公开了一种基于二次填补法的模拟散斑图制作方法，用于数字图像相关方法，属于光测力学、变形测量领域。步骤如下：1)设置图片大小、散斑的半径及数量，生成第一代散斑的中心点坐标；2)在第一代散斑的间隙，根据间隙的大小，确定第二代散斑的中心点坐标及半径；3)根据第一代和第二代散斑的中心点坐标及半径，以及模拟散斑图生成公式，制作模拟散斑图；4)根据散斑图质量评价方法对制作的散斑图进行评价，如果质量较差，调整参数后，重复步骤1～4，直至散斑图质量达到理想效果。本发明与传统模拟散斑图制作方法相比，具有散斑重叠性小、散斑位置的分布随机性好、散斑大小随机性好、散斑规则、无过大或过小散斑、无较大空白区域等优点。

技术领域

本发明属于光测力学、变形测量技术领域，具体涉及一种基于二次填补法的模拟散斑图制作方法。

背景技术

数字图像相关方法是上世纪80年代发展起来的一种光测力学方法，它通过处理物体表面的散斑图来获得物体表面的位移场和应变场。数字图像相关方法具有操作简单、成本低、计算精度高、非接触、可测量全场变形及对测量环境无特别要求等优点。该方法通过对变形前、后物体表面的散斑场进行相关计算来获得物体表面的变形场，物体表面需包含天然或人工制作的散斑场。在变形过程中，散斑场和物体一起变形。为了保证数字图像相关方法的计算精度，散斑图的质量必须较高。

传统的人工制作散斑方法为人工喷漆，即在观察对象的表面喷洒不同颜色的漆，例如，玻璃微珠漆。除此之外，还有化学气象沉积法等。一般地，人工制作散斑方法的缺点较多，例如，散斑过大或过小，散斑堆积或人为因素导致的散斑污染，对比度较差等。鉴于此，研究人员试图采用计算机制作出高质量的模拟散斑图。采用模拟散斑图可以检验DIC方法的精度，也可以将其打印在观测物体表面，代替人工散斑。Zhou等人在2001年提出了一种模拟散斑图制作方法，该方法自提出以来已被广泛使用。当散斑数量及散斑半径较合理时，采用该方法可以得到效果较好的模拟散斑图。在该方法中，散斑中心点的坐标一般是随机分布的，这难免导致散斑过于密集或稀疏的情况。在这些区域，散斑的灰度一般为最小值(无散斑的区域)或最大值(散斑重叠的区域)。当灰度为常量时，散斑就不能作为观测物体变形的载体。在高质量的散斑图中，散斑的位置及大小应具有一定的随机性。

发明内容

为了解决现有模拟散斑图制作方法的散斑过于密集或稀疏问题，本发明提供了一种随机性好、散斑重叠区域小、无散斑区域面积小的基于二次填补法的模拟散斑图制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于二次填补法的模拟散斑图制作方法，步骤如下：

S1，生成第一代散斑的中心点坐标。

第一代散斑的中心点坐标的生成按照先均匀地网格化分布，再在小范围内随机移动的方式进行，这样既保证了没有较大范围内无散斑的区域，又使得散斑的分布具有一定的随机性；而且，第一代散斑的半径应在4至5像素之间取值，研究结果表明，在此范围内的散斑图的计算结果较好。

具体步骤为：S1.1，在计算机软件的图像坐标系中设置图片大小、散斑半径及散斑数量。

S1.2，根据步骤S1.1给定的参数生成棋盘格状的正方形网格点。

S1.3，使用随机函数，使每个网格点在自身周围作小范围随机移动，形成不规则网格点，移动后的网格点作为第一代散斑的中心点。

S2，在第一代散斑的间隙，根据间隙的大小，确定第二代散斑的中心点坐标及半径。