CN112903468A - 一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土力学试验技术领域，具体为一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法，包括试样加载模块、图像采集模块和图像分析模块；试样加载模块用于给岩石试件加载；图像采集模块用于通过多个相机对加载过程中的岩石试件进行实时、多角度图像采集，并通过调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；图像分析模块用于将实时采集到的多个二维图像转换为三维立体实时变形图像，以对岩石试件进行实时变形分析。该方案采用非接触式测量方法捕捉岩石变形，通过将二维图像转换成三维实时变形图像进行分析采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件的变形，实现对岩石的完整应力—应变曲线的研究。

Description

一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法

技术领域

本发明涉及岩土力学试验技术领域，具体涉及一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法。

背景技术

近年来数字图像方法(DIC)技术在岩土力学相关试验研究中已经有了较多的应用，早期的数字图像相关技术是二维的(2D-DIC)，即采用一台相机对目标物体进行图像采集，然后通过计算得到被测物体表面的变形信息。它无法确定目标物体表面上点的三维空间位置。

目前常见的测量岩石变形的方法是利用引伸计、应变仪这些接触式方法测量，利用引伸计、应变仪这些接触式测量不仅会对试件表面造成影响且安装步骤繁琐。随着试验的进行，岩石内部分初始裂纹开始闭合，随着试验的进行，新的裂纹开始萌发、发展最后贯通造成岩石试件的破坏。这时引伸计、应变仪已经不能准确的测量试件的变形，为了打破了引伸计、应变仪等传统变形测量方法的局限性，对岩石全场变形、局部变形过程等进行分析，3D-DIC系统与岩石试验机的组合研究尤为必要。

发明内容

本发明提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法，解决了以上所述针对引伸计、应变仪进行常规的局部应变测量难以完全捕捉岩样峰后区域的应变，尤其是在岩样裂纹逐渐扩展时的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，包括试样加载模块、图像采集模块和图像分析模块；

所述试样加载模块用于给岩石试件加载；

所述图像采集模块用于通过多个相机对加载过程中的岩石试件进行实时、多角度图像采集，并通过调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；

所述图像分析模块用于将采集的多个同步图像进行分析，具体包括，将实时采集到的多个二维图像转换为三维立体实时变形图像，对微距模式下的图像进行实时局部变形分析，以对岩石试件进行实时变形分析。

可选的，所述试样加载模块包括试样加载机构，所述试样加载机构包括骨架，所述骨架包括底座、位于底座两侧的侧挡板和上方的横梁，所述底座顶部设有电液动伸缩机构，所述电液动伸缩机构的伸缩杆顶在平台底部，所述平台底部设有与电液动伸缩机构的伸缩杆相匹配的定位孔，所述平台顶部设有垫块，所述垫块顶部设有岩石试件承台，所述岩石试件承台顶部放置岩石试件，所述岩石试件顶部也放置有岩石试件承台，且岩石试件顶部的岩石试件承台与上方挤压柱的底部正对，所述挤压柱顶部通过连接座固定在横梁底部。

可选的，所述图像采集模块包括图像采集机构，所述图像采集机构包括圆环承台一，所述圆环承台一底部设有脚架，所述脚架放置在平台顶部，所述圆环承台一通过转接机构一连接圆环承台二，所述圆环承台二内环侧安装有去噪光源，圆环承台二内部可移动螺栓滑槽内安装有可移动螺栓，可移动螺栓顶部连接圆环承台二上方的转接机构二，所述转接机构二顶部放置有相机；所述圆环承台一与圆环承台二均呈水平布置，互相平行，岩石试件位于圆环承台一与圆环承台二的中心轴线上。

可选的，所述相机共9个，相邻三个相机为一组，三组相机呈360度环绕布置在圆环承台二的圆周上；且每组相邻三个所述相机分别为两个广角模式和一个微距模式，微距模式的相机布置在两个广角模式的相机之间；所述去噪光源为LED高低角度机器视觉光源。

可选的，所述转接机构一包括凹形槽体一，所述凹形槽体一通过导杆一套接滑块一，所述凹形槽体一内腔通过丝杆一驱动滑块一，且丝杆一伸出凹形槽体的一端连接压纹手轮一，所述滑块一一侧设有固定把手一；所述转接机构二与转接机构一结构相同包括凹形槽体二、导杆二、滑块二、丝杆二、压纹手轮二、固定把手二。

可选的，所述转接机构一呈竖向布置，凹形槽体一侧端面与圆环承台一的顶部螺栓连接，滑块一与圆环承台二外侧壁焊接；转接机构二呈水平布置，凹形槽体二底端面与圆环承台二顶部的可移动螺栓螺纹连接，相机放置在滑块二顶部。

可选的，所述图像分析模块为计算机设备，包括控制器、数据处理器、数据存储器、存储在数据存储器上并可在数据处理器上运行的自编程序单元；所述控制器分别与所述电液动伸缩机构、去噪光源、相机电连接；所述自编程序单元包括图像分析三维重建程序和微距图像分析程序。

可选的，所述图像分析三维重建程序具体用于：

首先，读入一组由广角模式的相机拍摄的岩石试件在3个方向实时变形的6张二维图像，其中，一个方向的两张二维图像由每组相邻三个相机中的两个广角模式的左右两相机拍摄；

将二维图像二值化，通过设置噪声点面积来去除多余的连通域得到连通域；

判断是否为所需连通域，如果不是则重新修改噪声点面积求连通域，如果是则进行相机标定读取相机内外参数；

判断每组相邻三个相机中的两个广角模式的左右两相机拍摄的图像是否有重叠区，如果没有重叠区则视为所选的图像数据有误进行下一组图像拼接，如果有重叠区则对左右两相机拍摄的图像进行立体匹配，先提取左右两相机拍摄的图像的特征点，提取特征空间，判断左右两相机拍摄的图像特征点图是否在同一条极线上，如果不是则重新提取特征点进行匹配，如果在同一极线上则进行三维重建，随后进行三维位移计算和应变计算。

可选的，所述微距图像分析程序具体用于：

以一个方向微距模式的相机拍摄的第一张未变形图像作为参考图像，其余同方向微距模式的相机拍摄的变形图像作为目标图像，将图像灰度处理后进行网格划分，在参考图像中针对每个子区域选择其中心为待测点，在目标图像中选择相同坐标作为起算点，设置步长S后计算起测点的相关系数，判断步长是否大于零，如果满足条件则计算起测点的8邻点的相关系数Ri(i＝0,1，，8)，然后以起测点的相关系数作为阈值判读8邻点相关系数是否大于Rmax，如果是则令＝Ri，以最大相关系数点作为新的起点重新计算8邻点相关系数，得到最大相关系数后继续进行Ri与Rmax的比较直到Ri小于Rmax然后减小步长判断步长是否大于零；

如果大于零则重新执行上述过程，如果小于零则得到当前局部相关系数极值，然后得到全局最大相关系数，最后计算出位移得到局部区域的变形信息，进而对微距模式下的局部变形进行分析研究。

本发明提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测方法，包括以下步骤：

将岩石试件放置到试样加载机构上加载，调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；

通过相机拍摄获得试验过程中所述岩石试件的实时变形图像；

将相机采集的图像储存到图像分析模块的数据存储器上，然后通过图像分析模块内的图像分析三维重建程序选取广角模式的相机拍摄的二维图像中的所需对象将其转化为三维立体图像。

将相机采集的图像储存到图像分析模块的数据存储器上，然后通过图像分析模块的微距图像分析程序选取微距模式的相机拍摄的二维图像中的所需对象进行变形分析。

有益效果：本发明提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统及方法，包括试样加载模块、图像采集模块和图像分析模块；试样加载模块用于给岩石试件加载；图像采集模块用于通过多个相机对加载过程中的岩石试件进行实时、多角度图像采集，并通过调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；图像分析模块用于将采集的多个同步图像进行分析，具体包括，将实时采集到的多个二维图像转换为三维立体实时变形图像，以对岩石试件进行实时变形分析。该方案结构简单、紧凑，组装容易，采用非接触式测量方法捕捉岩石变形，通过将二维图像转换成三维实时变形图像进行分析，使测得的试验数据更直观、精确、可靠；采用可视化方式并结合图像分析方法，能更准确地测量岩石试件的变形，实现对岩石的完整应力—应变曲线的研究。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构放大图；

图3为本发明的整体结构主视图；

图4为本发明的平台的结构示意图；

图5为本发明的转接机构一、转接机构二的结构示意图；

图6为本发明的圆环承台二的结构示意图；

图7为本发明的可移动螺栓的结构示意图；

图8为本发明的圆环承台二内部可移动螺栓滑槽的结构示意图；

图9为本发明的工作流程示意图；

图10为本发明的图像分析模块的图像分析三维重程序的工作原理图。

图11为本发明的图像分析模块的微距图像分析程序的工作原理图。

说明书附图标记说明：

1、试样加载机构；101、骨架；1011、底座；1012、侧挡板；1013、横梁；102、电液动伸缩机构；103、平台；1031、定位孔；104、垫块；105、岩石试件承台；106、岩石试件；107、挤压柱；108、连接座；

2、图像采集机构；201、圆环承台一；202、脚架；203、转接机构一；2031、凹形槽体一；2032、导杆一；2033、滑块一；2034、丝杆一；2035、压纹手轮一；2036、固定把手一；204、圆环承台二；2041可移动螺栓；2042可移动螺栓滑槽；205、去噪光源；206、转接机构二；2061、凹形槽体二；2062、导杆二；2063、滑块二；2064、丝杆二；2065、压纹手轮二；2066、固定把手二；207、相机；

3、图像分析模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图11所示，本发明实施例提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，包括试样加载模块、图像采集模块和图像分析模块；

试样加载模块用于给岩石试件加载；

图像采集模块用于通过多个相机对加载过程中的岩石试件进行实时、多角度图像采集，并通过调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；

图像分析模块用于将采集的多个同步图像进行分析，具体包括，将实时采集到的多个二维图像转换为三维立体实时变形图像，对微距模式下的图像进行实时局部变形分析，以对岩石试件进行实时变形分析。

其中，试样加载模块包括试样加载机构1；图像采集模块包括图像采集机构2；图像分析模块3为计算机设备，包括控制器、数据处理器、数据存储器、存储在数据存储器上并可在数据处理器上运行的自编程序单元，自编程序单元包括图像分析三维重建程序和微距图像分析程序。

试样加载机构1包括骨架101，骨架101包括底座1011、位于底座1011两侧的侧挡板1012和上方的横梁1013，底座1011顶部设有电液动伸缩机构102，电液动伸缩机构102的伸缩杆顶在平台103底部，所述平台103底部设有与电液动伸缩机构102的伸缩杆相匹配的定位孔1031，这一结构设计保证电液动伸缩机构102能够稳定的顶升平台103，平台103顶部设有垫块104，垫块104顶部设有岩石试件承台105，所述岩石试件承台105顶部放置岩石试件106，岩石试件106顶部也放置有岩石试件承台105，且岩石试件106顶部的岩石试件承台105与上方挤压柱107的底部正对，所述挤压柱107顶部通过连接座108固定在横梁1013底部；

图像采集机构2包括圆环承台一201，圆环承台一201底部设有脚架202，脚架202放置在平台103顶部，圆环承台一201通过转接机构一203连接圆环承台二204，圆环承台二204内环侧安装有去噪光源205，圆环承台二204内部可移动螺栓滑槽2042内安装有可移动螺栓2041，可移动螺栓2041顶部连接圆环承台二204上方的转接机构二206，转接机构二206顶部放置有相机207；圆环承台一201与圆环承台二204均呈水平布置，互相平行，岩石试件106位于圆环承台一201与圆环承台二204的中心轴线上。

电液动伸缩机构102、去噪光源205、相机207均与图像分析模块3的控制器电连接，电液动伸缩机构102、去噪光源205、摄像头207的启闭均由控制器控制。

相机207为HDMI接口500万像素可拍照存储数码细观CCD检测仪，共9个，相邻三个相机207为一组，三组相机207呈360度环绕布置在圆环承台二204的圆周上；且每组相邻三个相机207分别为两个广角模式和一个微距模式，微距模式的相机207布置在两个广角模式的相机207之间；所述去噪光源205为LED高低角度机器视觉光源，用来除白噪。

图像分析模块3内置有自编程序单元，自编程序单元包括的图像分析三维重建程序和微距图像分析程序能够分别分析处理广角模式的相机和微距模式的相机拍摄的图像；

图像分析三维重建程序的运行步骤包括：首先，读入一组由广角模式的相机207拍摄的岩石试件在3个方向实时变形的6张二维图像，其中，一个方向的两张二维图像由每组相邻三个相机207中的两个广角模式的左右两相机207拍摄；

将二维图像二值化，通过设置噪声点面积来去除多余的连通域得到连通域；

判断是否为所需连通域，如果不是则重新修改噪声点面积求连通域，如果是则进行相机207标定读取相机207内外参数；

判断每组相邻三个相机207中的两个广角模式的左右两相机207拍摄的图像是否有重叠区，如果没有重叠区则视为所选的图像数据有误进行下一组图像拼接，如果有重叠区则对左右两相机207拍摄的图像进行立体匹配，先提取左右两相机207拍摄的图像的特征点，提取特征空间，判断左右两相机207拍摄的图像特征点图是否在同一条极线上，如果不是则重新提取特征点进行匹配，如果在同一极线上则进行三维重建，随后进行三维位移计算和应变计算。

微距图像分析程序的运行步骤包括：

读入图像数据，以一个方向微距模式的相机拍摄的第一张未变形图像作为参考图像，其余同方向微距模式的相机拍摄的变形图像作为目标图像，将图像灰度处理后进行网格划分，在参考图像中针对每个子区域选择其中心为待测点，在目标图像中选择相同坐标作为起算点，设置步长S后计算起测点的相关系数，判断步长是否大于零，如果满足条件则计算起测点的8邻点的相关系数Ri(i＝0,1，，8)，然后以起测点的相关系数作为阈值判读8邻点相关系数是否大于Rmax，如果是则令＝Ri，以最大相关系数点作为新的起点重新计算8邻点相关系数，得到最大相关系数后继续进行Ri与Rmax的比较直到Ri小于Rmax然后减小步长判断步长是否大于零；

如果大于零则重新执行上述过程，如果小于零则得到当前局部相关系数极值，然后得到全局最大相关系数，最后计算出位移得到局部区域的变形信息，进而对微距模式下的局部变形进行分析研究。

其中，图像分析模块3内置自编程序单元包括图像分析三维重建程序和微距图像分析程序，自编程序单元是通过自主研发编写，即为自编程序，能够将相机拍摄的平面二维图像拼接成三维立体图像，实现对岩石加载试件的立体实时变形图像捕捉。

采用微距和广角模式结合可以更好地对岩石变形进行观察。该系统的具体工作原理如下：

将平台103放置到电液动伸缩机构102上，将垫块104放置到平台103上，将岩石试件承台105放置到垫块104顶部、将岩石试件106放置到岩石试件承台105顶部并在岩石试件106顶部也放置岩石试件承台105，岩石试件安装完毕后，通过控制器控制电液动伸缩机构102向上顶起岩石试件106至岩石试件顶部的岩石试件承台105刚好接触挤压柱107时暂停；然后通过压纹手轮一2035转动丝杆一2034调节滑块一2033的高度，滑块一2033带动圆环承台二204上升调节相机207到合适高度；移动可移动螺栓2041调节转接机构二206角度位置，然后通过压纹手轮二2065转动丝杆二2064驱动滑块二2063，滑块二2063带动相机207移动初步调节相机207的位置，然后通过控制控制器控制相机207，利用相机207自身精确调节摄像位置；随后通过控制器控制电液动伸缩机构102上升进行单轴压缩试验，岩石试件106两端被岩石试件承台105挤压，通过相机207记录岩石试件106的变形数据，同时将变形数据传递到图像分析模块3进行分析处理。

本发明实施例还提供了一种非接触式岩石力学单轴试验观测方法，该方法应用于上述的非接触式岩石力学单轴试验观测系统上。具体包括：

将岩石试件106放置到试样加载机构1上加载，调节图像采集机构2使岩石试件106能全部出现在相机207的视角内；获得试验过程中岩石试件106的实时变形图像；将采集后的图像储存到图像分析模块3的数据存储器后利用自编程序单元中的图像分析三维重建程序选取广角模式的相机207拍摄的二维图像中的所需对象将其转化为三维立体图像，然后利用自编程序单元中的微距图像分析程序对微距模式下岩石试件的局部变形进行分析研究。

观测方法流程：首先利用转接机构调节相机位置使岩石试件能全部出现在相机视角内，然后通过图像分析模块3的控制器控制岩石试验机加载岩石试件，控制相机207采集岩石试件实时变形图像，二者同时进行，将采集后的图像储存到图像采集模块3的数据存储器上后利用自编程序单元的图像分析三维重建程序选取广角相机拍摄的二维图像中所需对象将其转化为三维立体图像；利用自编程序单元的微距图像分析程序选取微距相机拍摄的二维图像进行位移变形测量，最后对岩石试件的三维立体变形图像和二维局部变形进行分析。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，包括试样加载模块、图像采集模块和图像分析模块；

所述试样加载模块用于给岩石试件加载；

所述图像采集模块用于通过多个相机对加载过程中的岩石试件进行实时、多角度图像采集，并通过调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；

所述图像分析模块用于将采集的多个同步图像进行分析，具体包括，将实时采集到的多个二维图像转换为三维立体实时变形图像，对微距模式下的图像进行实时局部变形分析，以对岩石试件进行实时变形分析。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述试样加载模块包括试样加载机构，所述试样加载机构包括骨架，所述骨架包括底座、位于底座两侧的侧挡板和上方的横梁，所述底座顶部设有电液动伸缩机构，所述电液动伸缩机构的伸缩杆顶在平台底部，所述平台底部设有与电液动伸缩机构的伸缩杆相匹配的定位孔，所述平台顶部设有垫块，所述垫块顶部设有岩石试件承台，所述岩石试件承台顶部放置岩石试件，所述岩石试件顶部也放置有岩石试件承台，且岩石试件顶部的岩石试件承台与上方挤压柱的底部正对，所述挤压柱顶部通过连接座固定在横梁底部。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述图像采集模块包括图像采集机构，所述图像采集机构包括圆环承台一，所述圆环承台一底部设有脚架，所述脚架放置在平台顶部，所述圆环承台一通过转接机构一连接圆环承台二，所述圆环承台二内环侧安装有去噪光源，圆环承台二内部可移动螺栓滑槽内安装有可移动螺栓，可移动螺栓顶部连接圆环承台二上方的转接机构二，所述转接机构二顶部放置有相机；所述圆环承台一与圆环承台二均呈水平布置，互相平行，岩石试件位于圆环承台一与圆环承台二的中心轴线上。

4.根据权利要求3所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述相机共9个，相邻三个相机为一组，三组相机呈360度环绕布置在圆环承台二的圆周上；且每组相邻三个所述相机分别为两个广角模式和一个微距模式，微距模式的相机布置在两个广角模式的相机之间；所述去噪光源为LED高低角度机器视觉光源。

5.根据权利要求3所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述转接机构一包括凹形槽体一，所述凹形槽体一通过导杆一套接滑块一，所述凹形槽体一内腔通过丝杆一驱动滑块一，且丝杆一伸出凹形槽体的一端连接压纹手轮一，所述滑块一一侧设有固定把手一；所述转接机构二与转接机构一结构相同包括凹形槽体二、导杆二、滑块二、丝杆二、压纹手轮二、固定把手二。

6.根据权利要求3所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述转接机构一呈竖向布置，凹形槽体一侧端面与圆环承台一的顶部螺栓连接，滑块一与圆环承台二外侧壁焊接；转接机构二呈水平布置，凹形槽体二底端面与圆环承台二顶部的可移动螺栓螺纹连接，相机放置在滑块二顶部。

7.根据权利要求1所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述图像分析模块为计算机设备，包括控制器、数据处理器、数据存储器、存储在数据存储器上并可在数据处理器上运行的自编程序单元；所述控制器分别与所述电液动伸缩机构、去噪光源、相机电连接；所述自编程序单元包括图像分析三维重建程序和微距图像分析程序。

8.根据权利要求7所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述图像分析三维重建程序具体用于：

首先，读入一组由广角模式的相机拍摄的岩石试件在3个方向实时变形的6张二维图像，其中，一个方向的两张二维图像由每组相邻三个相机中的两个广角模式的左右两相机拍摄；

将二维图像二值化，通过设置噪声点面积来去除多余的连通域得到连通域；

判断是否为所需连通域，如果不是则重新修改噪声点面积求连通域，如果是则进行相机标定读取相机内外参数；

判断每组相邻三个相机中的两个广角模式的左右两相机拍摄的图像是否有重叠区，如果没有重叠区则视为所选的图像数据有误进行下一组图像拼接，如果有重叠区则对左右两相机拍摄的图像进行立体匹配，先提取左右两相机拍摄的图像的特征点，提取特征空间，判断左右两相机拍摄的图像特征点图是否在同一条极线上，如果不是则重新提取特征点进行匹配，如果在同一极线上则进行三维重建，随后进行三维位移计算和应变计算。

9.根据权利要求7所述的一种非接触式岩石力学单轴试验观测系统，其特征在于，所述微距图像分析程序具体用于：以一个方向微距模式的相机拍摄的第一张未变形图像作为参考图像，其余同方向微距模式的相机拍摄的变形图像作为目标图像，将图像灰度处理后进行网格划分，在参考图像中针对每个子区域选择其中心为待测点，在目标图像中选择相同坐标作为起算点，设置步长S后计算起测点的相关系数，判断步长是否大于零，如果满足条件则计算起测点的8邻点的相关系数Ri(i＝0,1，，8)，然后以起测点的相关系数作为阈值判读8邻点相关系数是否大于Rmax，如果是则令＝Ri，以最大相关系数点作为新的起点重新计算8邻点相关系数，得到最大相关系数后继续进行Ri与Rmax的比较直到Ri小于Rmax然后减小步长判断步长是否大于零；

如果大于零则重新执行上述过程，如果小于零则得到当前局部相关系数极值，然后得到全局最大相关系数，最后计算出位移得到局部区域的变形信息，进而对微距模式下的局部变形进行分析研究。

10.一种非接触式岩石力学单轴试验观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将岩石试件放置到试样加载机构上加载，调节图像采集机构使岩石试件能全部出现在相机的视角内；

通过相机拍摄获得试验过程中所述岩石试件的实时变形图像；

将相机采集的图像储存到图像分析模块的数据存储器上，然后通过图像分析模块内的图像分析三维重建程序选取广角模式的相机拍摄的二维图像中的所需对象将其转化为三维立体图像。

将相机采集的图像储存到图像分析模块的数据存储器上，然后通过图像分析模块的微距图像分析程序选取微距模式的相机拍摄的二维图像中的所需对象进行变形分析。

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