本公开揭示了一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，包括如下步骤：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。
【技术实现步骤摘要】
一种基于B样条插值的金属板应变测量方法及系统
本公开属于信号处理
，具体涉及一种基于B样条插值的金属板应变测量方法及系统。
技术介绍
数字图像相关法是基于计算机视觉技术的一种非接触全场应变测量技术，它的基本原理是利用图像采集设备获得物体变形前后的散斑图计算同一像素位置的位移向量。经过国内外学者多年的发展和改进，数字图像相关法取得了很大进展，特别是在材料性能试验、岩土力学研究等方面，具有很好的研究基础。材料的拉伸试验是考查其力学性能的试件变形过程中的应力应变状态对材料的本型、失效模型的建立具有重要意义。特别是应变的测定更是关键，传统的测量方法多为接触式应变片测量，它们对测量环境敏感，测点布置不方便，测量范围有限，而数字图像相关法具有非接触、全场测量的优点，在材料拉伸试验中具有广泛的应用前景。通过数字图像相关法对应变测量的结果由位移测量的结果计算得出，它的本质还是测量位移。根据材料力学知识，应变是对位移的一阶微分，DIC系统配套的软件是使用传统差分法来求解应变。传统有限差分法由于计算简单在微分计算中被广泛使用，然而它存在着病态问题，往往一个测量误差或噪声就会在计算时引起巨大的误差，且抗噪声干扰能力差。在实际运用中，以上的种种问题限制了材料的应变测量。在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用语言增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现用技术的信息。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，利用B样条插值函数的一阶导数连续可微的性质，使用基函数导数作为新的基函数再次插值重构，得到应变数据。为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，包括如下步骤：S100：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；S200：将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；S300：根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；S400：利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。优选的，步骤S300中，所述计算B样条基函数的一阶导数通过下式进行：其中，Ni，0表示第i个0阶基函数，Ni，p表示第i个p阶基函数，Ni，p-1表示第i个p-1阶基函数，Ni+1，p-1表示第i+1个p-1个基函数，N’i，p表示第i个p阶基函数的一阶导数，且基函数的个数由位移数据D(x，y)确定，u表示节点坐标，ui+p、ui、ui+p+1、ui+1分别表示第i+p个第i个，第i+p+1个，第i+1个顶点坐标，第i个，第i+p+1个，第i+1个顶点坐标。优选的，步骤S400中，利用B样条基函数的一阶导数对位移场数据D(x，y)作x方向的插值为逐行进行，具体表达式为：其中，D_n(x，yj)表示第j行标记点位移数据，n表示第j行标记点数目，Ni，p′表示第j行第i个标记点的基函数一阶导数。优选的，步骤S400中，利用B样条基函数的一阶导数对位移场数据D(x，y)作y方向的插值为逐列进行，具体表达式为：其中，D_n(xj，y)表示第j列标记点位移数据，m表示第j列标记点数目，Ni，p′表示第j列第i个标记点的基函数一阶导数。优选的，步骤S400中，所述被测金属板沿x方向的真实应变值表示为：所述被测金属板沿y方向的真实应变值表示为：本公开还提供一种基于B样条插值的金属板应变测量系统，包括：信号采集单元，用于采集被测金属板拉伸时标记点的图像信号；位移信号生成单元，用于将所述图像信号转化为位移信号；应变值计算单元，用于根据所述位移信号计算B样条基函数的一阶导数，并利用B样条基函数的一阶导数分别对位移信号进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。本公开还提供一种存储设备，其中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。本公开还提供一种移动终端，包括：处理器，用于实现各指令；存储设备，用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：以B样条插值为基础，形成了一种快速的金属板应变测量方法，较传统方法能够加快计算速度，缩短计算时间，并且通用性强。附图说明图1是本公开一个实施例提供的一种基于B样条插值的金属板应变测量方法流程图；图2是本公开一个实施例提供的金属板标记点的位移场图；图3是本公开一个实施例提供的金属板标记点沿x方向的应变场图；图4是本公开一个实施例提供的金属板标记点沿y方向的应变场图。具体实施方式下面将参照附图1至图4详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。...
【技术保护点】
1.一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，包括如下步骤：/nS100：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；/nS200：将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；/nS300：根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；/nS400：利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于B样条插值的金属板应变测量方法，包括如下步骤：
S100：在被测金属板上涂抹均匀的散斑，作为信号采集时的标记点，对被测金属板进行拉伸实验，并采集金属板拉伸时标记点的图像信号；
S200：将所述标记点的图像信号转化为位移信号D(x，y)，其中，x表示标记点的横坐标，y表示标记点的纵坐标，原点可以任意设定；
S300：根据所述位移信号D(x，y)计算B样条基函数的一阶导数；
S400：利用所述B样条基函数的一阶导数分别对位移信号D(x，y)进行x和y方向的插值，从而获得被测金属板沿x方向和y方向的真实应变值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S300中，所述计算B样条基函数的一阶导数通过下式进行：
其中，Ni，0表示第i个0阶基函数，Ni，p表示第i个p阶基函数，Ni，p-1表示第i个p-1阶基函数，Ni+1，p-1表示第i+1个p-1个基函数，N′i，p表示第i个p阶基函数的一阶导数，且基函数的个数由位移数据D(x，y)确定，u表示节点坐标，ui+p、ui，ui+p+1、ui+1分别表示第i+p个第i个，第i+p+1个，第i+1个顶点坐标，第i个，第i+p+1个，第i+1个顶点坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S400中，利用B样条基函数的一阶导数对位移场数据D(x，y)作x方向的插值为逐行进行，具体表达式为：
其中，D_n(x，yj)表示第j行标记点位移数据，n表示第j行标记点数目，Ni，p′表示第j行第i个标记点的基函数一阶导数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S400中，利用B样条基函数的一阶导数对位移场数据D(x，y)作y方向的插值为逐列进行，具体表达式为：
其中，D_n(xj，y)表示第j列标记点位移数据，m表示第j列标记点数目，Ni，p′表示第j列第i个标记...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勃，杨港，陈雪峰，张兴武，田绍华，李明，刘一龙，孙闯，翟智，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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