文献综述在自然界，工程技术，日常生活和社会生活，普遍存在着物体的往复运动或者状态的循环变化。

这种现象称为振荡。

例如大海的波涛起伏，花的日开夜闭，钟摆的摆动，心脏的跳动，经济发展的高涨和萧条等形形色色的现象都具有振荡的特性。

振动是一种特殊的振荡，即在平衡位置微小或者有限的振荡。

工程中所涉及的机械和结构的振动称为机械振动。

通过振动测试系统获取机械设备的动态位移等系统动态特性的基本参数，是保证机械正常运行的重要工作。

传统的结构振动测试方法采用稀疏的“点”振动测试技术，如加速度传感器振动测试技术、多普勒激光振动测试，其测试模型大小受到成本、技术的限制，不能满足现代实验模态测试对测试模型大小的要求。

其它的全场光学振动测试方法，如散斑剪切变形( DSI) 、电子散斑模式干涉( ESPI) 和全息干涉［4］，虽然具有良好的全场振动测试特性，但这些方法存在很难定量或测量精度不高、只能实现单轴的振动测量的问题。

数字散斑相关方法在20世纪80年代初期由日本的I.Yamaguchi以及美国South Carolina 大学的 W.H.Peters 和 W.F.Ranson等提出以来，后续国内外众多学者深入探讨研究已使其日趋成熟。

如何以高速度得到高精度结果也是所有学者研究的焦点，随之产生的大量搜索算法也将这两个指标在最初基础上有了数量级的提高，如基于经典数学理论的相关搜索算法有粗细搜索、Newton-Raphson 算法、爬山搜索法等；现代数学理论的发展与引入，如频域傅里叶方法、遗传算法、神经网络方法、小波变换方法等算法产生，不仅使得上述两个指标得到数量级的提高，而且算法更加智能化。

2000 年美国 Southern Illinois 大学的 Mahajan 在数字散斑相关方法中利用遗传算法来测量材料的力学性能。

2003 年马少鹏利用遗传算法进行散斑相关计算，解决了传统方法需要预算位移初值和形变导数的问题。

2004 天津大学的亢一澜等将数字散斑相关技术结合了全新的自适应综合遗传算法，并用铜箔断裂实验和尺寸效应验证算法可行性。

2005 年天津大学的唐晨将遗传算法由传统的灰度散斑图扩展到 RGB 彩色散斑图像上。

2006 年天津大学的周灿林用遗传算法求出的位移初值作为 Newton-Raphson 算法的初值，并在橡胶的拉伸和压缩实验上做验证实验，其计算速度和精度有很大的提高。

2007 年哈尔滨工业大学的陈华等在三维数字散斑相关应用遗传算法减少了搜索的计算量并提高了精度。

2008 年台湾云林科技大学的 Hwang 在原有数字散斑相关遗传算法中添加自适应机制和模拟退火来检测 SU-8 光刻胶的应力应变。

2013 年北京航空航天大学的葛宇龙利用多种群遗传算法提高相关搜索的稳定性，同时将消耗的时间也节省了 50%，避免简单遗传算法的不成熟收敛的问题。

2001 年 Mark.C.Pitter 等引入人工神经网络，以其遗传性等特点将亚像素搜索的精度提高到 0.03 个像素。

2009 年天津大学的唐晨等在梁三点弯曲实验中首先以中心点作为唯一样本点来训练神经网络从而计算试件中心区域点的位移场和应变场。

2010 年吉林大学的刘晓勇在亚像素搜索中将人工神经网络结合傅里叶变换后，其搜索精度不减，但运算速度得到很大提高。

2002 年天津大学的李鸿琦利用小波具有减噪的特性，在原始形变散斑图上利用小波分解后实现了噪声滤除，从而更准确的得到试件形变的位移场。

2003 年清华大学马少鹏等利用离散正交小波对数字散斑图去除噪声后，并在测试复合材料弯曲载荷的位移场，计算结果精度提高到了 0.01 像素以下。

2009 年天津大学的唐晨采用计算机模拟散斑图和试件拉伸实验同时验证数字散斑相关中粒子群算法的鲁棒性。

2011 年澳大利亚的新南威尔士大学的 Chew K.S. 改进粒子群算法，使得在相关搜索越接近最佳点时惯性因子越大，能够快速的收敛到最相关点，同时分别采用改进算法与遗传算法做相应的对比试验。

2011年大连理工大学的 Yang Song 利用粒子群算法的快速收敛以及无需合理初值的特点，将其扩展到亚像素搜索上，并相应的实验验证。

2012 年，辽宁工程大学的杜亚志等提出了利用粒子群优化算法更快的搜索准确的整像素相关点，然后再利用亚像素相关搜索在整像素相关点搜索到更加精确的相关点。

新型搜索算法的提出对精度和速度的提高有了质的飞跃，不仅克服传统算法的复杂，不稳定，局限性等的缺点，并且也使得相关搜索算法更加智能，且能够更快速准确得到测量结果。

数字散斑相关方法对复杂环境的适应性更好，并且具有一些特殊的优势，这些优势如下：光路简单，可用白光为光源；受外界环境影响小；便于实现整个测量过程的自动化，能够充分发挥计算机技术在数字图像处理中的优点和潜力。

数字散斑相关方法检测在材料力学的测量方面已属传统检测项目，其应用已很成熟，国内众多学者用其测试各个领域的材料力学性能。

美国 Purdue 大学的 Srinivasan V 采集印制电路板在高温下的表面自然纹路变化计算形变从而得到热膨胀系数随时间的变化。

法国 Lyon 大学的 Wu T 采用四个摄像机采集记录15-5PH不锈钢正反两面从开始加载到完全断裂的整个过程应力变化，演算出损伤的整个过程数据图。

瑞士的 Keunecke Daniel 结合 X 射线和数字散斑相关方法测量木材中水分使其变形时木材应力分布情况。

美国得州大学奥斯汀分校的 Sicard Jérôme 在高灵活转子的叶片喷上了高对比度的随机散斑，用双相机拍摄转速 1200 RPM 叶片的图像，结合数字散斑相关方法进行测量从而生成叶片的三维全场变形图。

美国Auburn 大学的 Lee 利用高速视频摄像机记录在不同载荷情况下击载荷情况下的T800/3900-2 复合材料变形散斑图像信息，进而采用数字散斑相关计算出其裂纹生长情况。

比利时 Antwerp 大学的 Joris Soons 比较数字散斑干涉方法和三维数字散斑相关方法测量面外位移，并在生物领域加以应用。

Illinois at Urbana-Champaign大学的J. D. Krehbiel 将数字散斑相关方法应用于癌症细胞的检测，主要是因为癌症细胞的周围皮肤的刚度不一样，应变也主要集中在癌症细胞处，通过数字散斑相关方法得到其应力，通过应力浓度可以得到癌症的检测，并模拟实验。

河海大学的雷冬利用花岗岩本身纹理信息，利用数字散斑相关方法对比非均质岩体与均质岩体的的抗压强度，以及诱发破裂的原因。

美国伊利诺伊大学香槟分校的 Jay D. Carrolla利用数字散斑相关方法测量微观结构的应力以便分析裂纹生长和裂纹的路径，同时结合了电子背散射衍射技术可以达到很高的分辨率图片，可以测量晶粒结构的尺寸和方向。

数字散斑相关方法主要是对散斑图像进行计算，其光学系统简单的优势为其能够结合扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM），原子力显微镜（AFM）等创造有利条件，因而能采集微观形变过程图片，为此对微观力学性能检测做出推动作用。

中国矿业大学的彭瑞东在测试系统中引入 SEM 后，采集到岩土拉伸过程中表面细观形变图，利用数字散斑相关技术分析诱发岩土断裂的原因。

北京航空航天大学的潘兵比较分析得到使用双远心镜头测试系统能够克服试件离面位移和相机芯片热漂移所造成的精度损失。

LMT-Cachan 的Adrien Guery 运用数字散斑相关方法计算电子铣削标记以及SEM采集图像的失真数据。

以色列TelAviv大学机械工程学院的 Ya'akobovitz Assaf在 2010 年利用光学显微镜和数字散斑相关方法原理实现了静电驱动微器件的纳米级位移测量，将传统意义上用于面内测量的 DIC 原理应用在了光电位移检测上，使用了调整后的漂移校正 DIC（DC-DIC）的算法显著地提高了分辨率。

英国的曼彻斯特大学的 Winiarski B 结合 SEM 采集微尺度加工时工件的图像，并用数字散斑相关方法计算其残余应力值。

对于测试系统来说，目标数据准确与否是系统精度的关键，而散斑图像作为数字散斑相关方法的目标数据，其质量好坏直接影响整体测试精度。

在工业工程中，测试环境可能处于各种极端复杂环境，如高温和振动都直接影响着我们准确的获取试件形变过程的散斑图像信息，所以为了能够更大扩展数字散斑相关方法应用领域，众多学者开始着手研究复杂环境下的数字散斑相关方法。

东京理科大学的 Ohnuki H.获取试件在振动的连续图片，利用数字散斑相关方法测量连续图片的位移，误差在 0.07 个像素，通过连续的位移演算出被测试件的固有频率，并用作材料的频率分析。

中国科技大学的符师桦利用数字散斑相关方法研究分析镍钴基在高温下拉伸过程中的 PLC 效应，为航天发动机涡轮盘材料提供数据依据。

西安交通大学的何能在风洞试验中采用数字散斑相关方法追踪记录弹性模型表面标记点的位移情况，以此得到该结构的振动特性参数。

北方工业大学的宋义敏在测试系统中加入红外热成像仪采集煤在破坏过程图片，通过数字散斑相关方法计算出变形场和温度场，并分析两者的关系。

德国联邦材料研究与测试研究所的 Gollnow Christian 利用数字散斑相关方法研究组件焊接加工时，熔解处附近的位移和相关结构的热裂解行为。

Ohio State 大学的 Hammer J.T.测试 Ti-6A1-4V 试件在 800℃下，空气扰动、散斑附着、由窗口观测造成图像失真等因素对 3D 数字散斑相关方法的影响。

Lyon 大学的 Paul Leplay 利用 SEM 采集陶瓷逐渐升温到900℃过程中，并计算变形场来分析得出材料的机械特性。

Illinois 大学的 N.J. Karanjgaokar 结合了光学显微镜、数字散斑相关方法和显微红外成像技术，对比电阻加热和均匀加热微尺度试件的温度场和应力场，得到电阻加热具有不均匀的温度分布，导致应变也局部不均匀，并在薄金属膜进行实验验证。

本课题拟借助高速数字摄像技术和全光纤激光多普勒质点速度多点测量技术，来测量结构振动响应与模态。

然后，基于这些实验新技术，针对梁，板，壳固有频率，阻尼比，固有振型进行研究，以及微小电子产品的振动，形变进行研究。

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