CT数字体散斑法：测量物体内部三维变形场的新技术

"基于CT的数字体散斑法测量物体内部三维变形场" 本文提出了一种新的测量物体内部三维变形场的技术——数字体散斑法（Digital Volumetric Speckle Photography，简称DVSP）。该方法利用了计算机断层扫描（Computed Tomography, CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）、激光扫描共焦显微镜（Laser Scanning Confocal Microscopy, LSCM）或光学相干断层成像术（Optical Coherence Tomography, OCT）等高分辨率成像技术，获取物体在变形前后的三维散斑图像。散斑是由随机分布的不规则颗粒产生的，它们在物体表面形成独特的纹理，可用于追踪物体的微小位移。 首先，将获取的三维散斑图像分割成多个相同尺寸的子块体。接着，对这些相对应的子块体进行两步三维快速傅里叶变换（Three-Dimensional Fast Fourier Transform, 3D FFT）。第一步变换将子块体的图像从空间域转换到频谱域，通过数值干涉生成合成谱。然后，进行第二步3D FFT，从合成谱中提取出包含位移信息的扩展脉冲函数。通过对峰值位置的精确求解，可以得到每个子块体的位移矢量。通过这种方法，对所有变形前后的子块体进行相同的处理，就能全面地重建物体内部的三维变形场。 为了验证和评估DVSP法的精度和准确性，研究人员通过模拟生成的三维散斑体图像进行了数字实验。他们分析了散斑尺寸、数量、子块体尺寸、图像对比度和亮度等因素对测量结果的影响。这些因素的选择对于确保测量的准确性和稳定性至关重要。 实际应用中，DVSP法被用来测量红砂岩在单轴压缩下的三维应变场。通过对位移场和应变场的分布进行分析，可以直观地揭示试件内部的变形特征，这对于理解材料的破坏机理和预测工程结构的稳定性具有重要意义。 此技术的应用领域广泛，特别是在工业计算、材料科学、地质力学等领域，能够提供对复杂三维变形过程的非侵入性、高精度的监测手段。中图分类号将其归类为O436，表明它属于光学技术的范畴，具有重要的科研价值。文章的文献标识码为A，表明它是一篇原创性的研究论文。文章的doi:10.3788/AOS201535.0312001是其数字对象标识符，用于在全球范围内唯一识别这篇学术文章。