实用教程∣数字图像相关（DIC）试验如何制作完美散斑图案？

　　数字图像相关DIC在试验过程中，高质量散斑图案的制作是一个关键的环节，测试相关的误差可能会影响数字图像相关的测量。

　　DIC技术也被称数字散斑技术，散斑对于一个高标准的DIC试验的重要性。散斑分为两种类型：自然散斑和人工散斑。在某些特殊情况下，试件本身就具备非常明显的明暗纹理对比特征，利用其天然的特征替代散斑。

　　一般的试件是都需要做散斑的，那么如何制作高质量的散斑?

　　常规尺度而言，现在制作散斑的方法方式有很多，最常见的有喷漆，模具镂空去喷涂，也可以制作转印贴贴到试件表面。

　　新拓三维为用户提供一套散斑制作的工具，该工具可用于常规尺寸试件制作散斑，对于过大或者小尺度试验，散斑工具有局限性。

　　另外，通过软件系统提供的散斑生成工具，输入试件尺寸以及相机参数，系统会自动生成标准散斑图样，这样再去打印或者镂空，出来的散斑图案就是完全合乎标准的。

　　对于微小尺寸散斑制作而言，可采用化学沉积、喷金等方法制作散斑，但还取决于操作者的经验，有不确定性，这也是做散斑最难的一个领域。不管哪一种的散斑制作方法，制作的散斑都以不破坏材料本身的性能为前提。

　　制作高质量散斑图案

　　使用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统进行测量前，首先要保证被测物必须有能在相机图像里清晰且可辨认的图案。

　　散斑喷涂制作

　　在DIC(数字图像相关)实验测量之前，需要对试件表面进行喷斑处理，获得高对比度的随机灰度分布图像。

　　散斑制作图例

　　散斑质量的好坏对测量结果影响很大，因此在散斑在制备的过程中需要满足以下几点：

　　具有随机的光斑分布，高对比度的暗斑和光斑

　　相关灰度直方图应以白、黑的等效分布展开

　　散斑应该比较薄，能够顺应试样的变形而不改变试样的变形行为;散斑的粘附性应该比较好，能够在实验过程中不脱落;散斑应该有较好的延展性，能够随试样一起变形，尤其是大变形实验;

　　试件表面哑光处理，避免反光现象;斑表面无较大的持续强光区域，例如大的斑点

　　试件表面尽量保证为平面，易于识别与三维重建

　　试件表面的特征应足够精细，以获得良好的计算面片;同时表面应该足够大使

       相机能够完全分辨出来

　　a. 不合格的低对比度散斑 b.干扰点过大散斑 c.较好的高对比度散斑

　　喷斑步骤

　　1、清洁被测物表面，使其没有油污等附着;

　　2、使用前喷漆摇匀，避免喷漆过程中出现卡块现象;

　　3、均匀喷涂白色哑光漆或者比较暗淡的基料层。通过白色亚光漆给被测物打底，以便于保证图案对比度高;

　　4、其次随机喷涂黑色哑光漆;

　　5、喷漆完成之后静置 3 分钟使散斑风干。

　　散斑质量评估

　　相机分辨率、测量幅面不同时，需要制备的散斑尺寸也不同。最优的散斑尺寸是

　　3-5pixel，适用于亮(黑底白色)或暗(白底黑色)散斑。

　　⼩于3pixel 的散斑有引起⾛样并增加 DIC 误差的风险，该误差在低信噪⽐且位移

　　很⼩时更显著。在压缩试验中，⼩于推荐尺⼨范围的散斑(即 3pixel)可能因为压缩和间距变⼩⽽⾛样。尺⼨较⼤(即⼤于 5pixel)的散斑需要更⼤的⼦区，这会导致位移和应变空间分辨率的降低，但不会对结果造成负⾯影响(即不增加噪声)。

　　散斑的物理尺⼨是由视场跟图像分辨率决定的。⽐如，如果视场为200mm，分辨率为4096 pixel，，其物理尺⼨为 200mm/4096pixel*5pixel = 0.24mm。

　　注意，对于给定的 DIC 测量，散斑物理尺⼨取决于FOV和图像分辨率。对于给定的 FOV和镜头，与⾼分辨率(如 1200 万像素)相机相⽐，低分辨率(如100万像素)相机需要更⼤的散斑⼤⼩和间距。

　　散斑的粗细需要与被测物体的大小相匹配，较小的被测物体需要较细的散斑，较大的被测物需要较大的散斑。

　　小幅面散斑-要求散斑细密

　　大幅面散斑-要求散斑图案大一些

　　新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统自带散斑评估系统，通过评估所制作散斑的对⽐度、图像梯度来判定散斑质量的好坏，并且以此给出推荐子集大小，更有利于使用 DIC软件选择散斑域。

　　质量评估、子集推荐结果

　　对比度：图像中散斑密度应该大致为 50%(即在 ROI 的任意⼦区内亮(⽩⾊)和暗

　　(⿊⾊)像素所占的面积应大致相同;

　　颗粒度：亮(白色)像素过渡到暗(⿊⾊)像素之间最佳为 3-6Pixel;

　　散斑尺寸：该散斑域推荐子集大小，可应用到 DIC 软件步长参数;

　　匹配精度：当前散斑域的匹配误差精度，单位 mm。

　　制斑工具

　　针对不同的实验需求及实验工况，新拓三维推出了系列化制斑工具：如常规自喷漆、马克笔、墨水、漏板、印章、滚轮、贴纸、碳粉等。通过制备最优的散斑图案，确保得到最佳的实验效果。