1 研究背景

裂紋檢測(cè)在工程和科學(xué)研究領(lǐng)域有重要意義，主要體現(xiàn)在預(yù)防結(jié)構(gòu)失效延長(zhǎng)使用壽命，評(píng)估新材料的強(qiáng)度、韌性和疲勞特性，復(fù)雜極端環(huán)境下的工程研究等方面。

傳統(tǒng)裂紋檢測(cè)可通過(guò)金相顯微鏡、超聲波、射線(xiàn)等方法，但在精度、效率、無(wú)損檢測(cè)方面均有不同程度缺陷。

千眼狼科研團(tuán)隊(duì)自研一種基于稀疏光流算法的DIC時(shí)序裂紋檢測(cè)方法，具有高精度、高效率、靈活適應(yīng)等特點(diǎn)。

2 方法原理

稀疏光流算法通過(guò)利用圖像間的位移信息，對(duì)參考幀進(jìn)行插值變形，模擬裂紋區(qū)域的形變，繼續(xù)通過(guò)差值計(jì)算提取裂紋區(qū)域，最后使用匈牙利算法對(duì)時(shí)序裂紋進(jìn)行排序，完成裂紋端點(diǎn)和張開(kāi)角度的計(jì)算。

3方法步驟

第一步 參考幀與計(jì)算區(qū)域設(shè)定

選擇裂紋發(fā)生前的一幀或數(shù)幀作為參考幀，確保無(wú)裂紋干擾。參考幀基礎(chǔ)上，于圖像裂紋附近選擇能覆蓋裂紋發(fā)生的計(jì)算區(qū)域。

第二步 計(jì)算圖像中各像素點(diǎn)的位移向量

通過(guò)分析參考幀與當(dāng)前幀之間像素點(diǎn)的變化，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的位移向量（dx,dy）。設(shè)當(dāng)前幀和參考幀之間時(shí)間差為t，通過(guò)稀疏光流計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的位移向量（Δx, Δy）

第三步 插值變形參考幀

通過(guò)雙線(xiàn)性插值或最近鄰插值法，將參考幀的像素值映射到新的位置，得到變形后的參考幀。

其中表示參考幀的像素值。

第四步 提取裂紋

對(duì)當(dāng)前幀、變形后的參考幀進(jìn)行插值計(jì)算，閾值化處理后，提取出差異顯著的區(qū)域即裂紋區(qū)域。

第五步 排序與計(jì)算裂紋端點(diǎn)

利用匈牙利算法將裂紋的時(shí)序信息進(jìn)行二分圖最優(yōu)匹配，得到不同時(shí)間幀中的裂紋點(diǎn)。通過(guò)曲線(xiàn)擬合方法實(shí)現(xiàn)裂紋端點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，通過(guò)使用反正切函數(shù)計(jì)算端點(diǎn)之間的夾角。

其中，(x1,y1)和 (x2,y2) 是裂紋的兩個(gè)端點(diǎn)，θ 為裂紋的張開(kāi)角度。

4 DIC時(shí)序裂紋檢測(cè)效果展示

示例動(dòng)圖從左至右依次為參考幀，當(dāng)前幀，差分幀（裂紋高亮處理），當(dāng)前幀計(jì)算結(jié)果。

5 研究總結(jié)

本文介紹了一種基于稀疏光流算法的DIC時(shí)序裂紋檢測(cè)方法。該方法通過(guò)設(shè)定參考幀、計(jì)算像素位移、插值變形、差值計(jì)算、裂紋提取、裂紋排序及端點(diǎn)和張開(kāi)角度計(jì)算等步驟，能夠智能、高效、精確地識(shí)別圖像中的裂紋。該算法可應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)、材料監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，助力保障工程安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)材料科學(xué)研究的進(jìn)步。

官方網(wǎng)址

www.gaosuxiangji.com

全國(guó)服務(wù)電話(huà)

400-859-1866

官方抖音號(hào)

千眼狼高速攝像機(jī)