[发明专利]一种基于DIC的温度场与变形场同步测量的方法及装置

权利要求书

1.一种基于DIC的温度场与变形场同步测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实时获取不同温度下标定块表面散斑图像；

(2)将各散斑图RGB值转化为CIE L*a*b*色彩空间值，并与对应温度值形成标定对，得到色彩空间下的离散温度标定点，对数据进行三次样条插值，得到被标定块的连续温度标定曲线；

(3)对被测试样进行加热；

(4)利用照明光源照射在被测试样表面，彩色CCD相机实时获取被测试样散斑图像，传输、存储至计算机；

(5)计算机提取散斑图中M*N像素点矩形范围内含有示温漆的像素点，将RGB值转化为CIEL^*a^*b^*色彩空间值，并取其算术平均值作为中心点C的色彩空间值(L₀,a₀,b₀)，与标定的连续温度曲线进行最小匹配得到C点温度值T_m，得到测量区域温度场分布T(x,y)；

(6)同时，计算机将散斑图像转化为灰度图像，使用二阶形函数进行二维位移搜索，并基于局部最小二乘拟合的方法求解，得到测量区域二维热应变场，实现某一时刻被测试样的温度场与变形场同步测量；

所述步骤(5)包括以下步骤：

(51)对采集的标定匹配对图像进行由RGB值向三刺激值X,Y,Z的转化，使用变换矩阵A完成转化：

其中：

(52)将标定匹配对图像的三刺激值X,Y,Z通过f函数转换到具有视觉一致性的CIEL^*a^*b^*色彩空间：

其中：

(53)在标定温度范围内进行的最小值求解以及最小值对应的温度T_m,用来反应此次测量的准确程度，T_m则为试样图片上C点的温度值，对被测区域内所有像素点进行上述计算即得到被测区域的温度场分布T(x,y)；

所述步骤(6)包括以下步骤：

(61)将被测试样的散斑图像转化为灰度图像，使用二阶形函数，利用零均值最小相关系数进行二维位移场u、v的快速搜索，频域搜索法加反向高斯牛顿迭代法(ICGN)可以实时获得被测试样在不同温度下的变形图像；

(62)使用局部最小二乘法进行由位移场向应变场的转化，对离散位移数据使用二维一次多项式来拟合位移场u、v；并使用(2M+1)*(2M+1)位移数据点组成的S矩阵求解系数a、b：

(63)小变形情况下的Cauchy应变分量可按下式计算：

2.根据权利要求1所述的一种基于DIC的温度场与变形场同步测量方法，其特征在于，步骤(4)所述的照明光源为蓝光照明光源。

3.一种采用如权利要求1所述方法的基于DIC的温度场与变形场同步测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：标定块、加热装置、滤波片、彩色CCD相机、照明光源，计算机；所述标定块用于正式试验前标定温度曲线；所述加热装置提供可控且均匀的高温环境；所述滤波片放置于彩色CCD相机镜头正前方，消除红外辐射对成像造成的干扰；所述照明光源固定在相机三角架上，位于彩色CCD相机正下方，照射在被测物体表面；所述彩色CCD相机拍摄被测物体表面，获得被测物体表面散斑图像；所述计算机接受彩色CCD相机拍摄的散斑图像并进行处理分析得到温度场信息与变形场信息。