The use of digital image correlation in the study of Achilles tendon strain field

Abstract

This paper presents an application of a vision-based measurement method in the experimental mechanics of biological materials. The displacement and strain fields of a human Achilles tendon specimen under a tensile test were computed using the digital image correlation method. Different software applications, both commercial and open source, were compared. The performance of algorithms was tested based on a referential measurement carried out by commercial software with the affine model of deformation implemented. The root mean square error of the difference between strain obtained using the reference measurement and each of the analyzed programs was computed. Additionally, an example of a full-field computation of displacement and strain field was presented.

Artykuł przedstawia zastosowanie pomiarów wizyjnych w mechanice eksperymentalnej badającej właściwości materiałów biologicznych. Pole przemieszczeń i odkształceń ludzkiego ścięgna Achillesa uzyskane podczas statycznej próby rozciągania zostało wyznaczone za pomocą algorytmu cyfrowej korelacji obrazów. Porównano kilka wybranych programów komputerowych, zarówno komercyjnych, jak i darmowych, realizujących pomiar za pomocą metody korelacji. Skuteczność algorytmów była testowana na podstawie wyników referencyjnych, otrzymanych z komercyjnego programu, w którym została zaimplementowana korelacja oparta na deformowalnym modelu afinicznym. Wyznaczono błędy średniokwadratowe różnicy pomiędzy danymi referencyjnymi a danymi otrzymanymi z każdego z testowanych programów. Dodatkowo pokazano przykład uzyskanego pola przemieszczeń i odkształceń na całej powierzchni testowanej próbki.