[發明專利]通過幾何修正和翹曲進行的運動分析

有效

• 申請號: 201280045515.2
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN103797515A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: Y.根克;G.李;C.小哈徹
• 申請（專利權）人: 西門子公司;西門子能源公司
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉金鳳;劉春元

相關案件聲明

本申請要求2011年9月19日提交的美國臨時專利申請序列號61/536,255的優先權和權益，該專利申請通過引用被完全結合到本文中。

技術領域

本發明涉及對400F及更高溫度下的渦輪機中的對象移動的基于圖像的非接觸測量。

背景技術

監視諸如被用于發電的燃氣渦輪機的各部件在工作期間的振動行為是有用的。渦輪機的內部部件在遠在室溫以上的溫度下工作。并且，渦輪機的主要區域在工作期間對于諸如加速度計之類的傳感器而言并不是容易接近的。用于監視渦輪機部件在工作期間的振動行為的非接觸測量解決方案是優選的。

相信當前沒有基于攝像機的系統或方法可用于提供渦輪機的特定部件的圖像以使得能夠準確地分析此類部件在3D空間中的高頻振動。

相應地，需要改進且新型的基于攝像機的方法和系統來記錄在3D空間中移動且允許準確的移動分析的工作中的渦輪機的部件的圖像。

發明內容

提供了用以跟蹤多個圖像中的3D對象的方法。根據本發明的一個方面，一種方法可以包括步驟：在3D對象上提供預定圖案、識別所述多個圖像中的參考圖像中的包含3D對象上的預定圖案的至少一部分的補片（patch）、確定該補片中的多個子補片、針對該補片中的所述多個子補片中的每一個使所述預定圖案的被捕捉部分翹曲成標準形式圖像形狀、確定第二圖像中的在所述補片內部的圖像區域、由處理器將翹曲應用于所述補片內部的第二圖像的圖像數據；以及所述處理器根據所述參考圖像和第二圖像來確定所述3D對象的移動。

根據本發明的另一方面，上述方法可以包括通過對所述參考圖像和第二圖像應用平方差和（SSD）跟蹤來確定該移動的步驟。

根據本發明的另一方面，3D對象是在具有大于400華氏度的溫度的大氣中移動的渦輪機的一部分。

根據本發明的又一方面，所述預定圖案是棋盤圖案。并且，所述標準形式圖像形狀可以是正方形。該補片可以覆蓋約3600個像素。

根據本發明的另一方面，3D對象的移動包括頻率大于100?Hz的振動移動。

根據本發明的另一方面，3D對象經歷繞著軸的圓周移動和沿著軸的平移移動。

根據本發明的另一方面，可以用紅外線圖像傳感器來產生所述多個圖像。

根據本發明的另一方面，可以通過子補片中的每個圖像元素到已修正圖像中的圖像元素的2×2投影變換來確定翹曲。

根據本發明的另一方面，還提供了一種用以執行本文所述步驟的系統。該系統包括被使能為存儲包括指令的數據的存儲器和被使能為執行指令以執行本文所述步驟的處理器。

附圖說明

圖1和2圖示出根據本發明的一方面的兩個移動機器部件和背景的由攝像機實現的圖像。

圖3圖示出根據本發明的一方面的用以跟蹤移動的機器部件上的補片；

圖4圖示出根據本發明的一方面的圖像中的補片移動；

圖5圖示出機器部件的圖像和其中將應用圖像翹曲的位置；

圖6-11圖示出根據本發明的各方面的圖像翹曲；

圖12圖示出根據本發明的一方面的對被翹曲的補片的跟蹤；

圖13圖示出根據本發明的各方面的圖像翹曲；

圖14圖示出根據本發明的一方面的對被翹曲的補片的跟蹤；

圖15圖示出根據本發明的各方面的所執行的步驟；以及

圖16圖示出根據本發明的一方面的基于處理器的系統。

具體實施方式

根據本發明的一方面，監視并從視頻圖像分析工作中的渦輪機中的至少一個引擎部件的獨立的2D和3D運動。所述視頻圖像是用視頻攝像機捕捉的。在本發明的一個實施例中，部件在具有超過300華氏度或者甚至超過400華氏度或者甚至超過500華氏度或者甚至超過600華氏度的溫度的渦輪機的暖和的或熱的部分內部具有移動。

在本發明的另一實施例中，部件的移動包括振動。該振動可具有小于100?Hz的頻率分量。該振動可具有100?Hz或更高的頻率分量。頻率分量可以在高達300?Hz的范圍內。在本發明的一個實施例中，用以記錄渦輪機的相對高溫部分中的所述至少一個部件的移動的視頻攝像機是具有紅外（IR）圖像傳感器且以例如每秒2000幀的高幀速率進行記錄的高速攝像機。在本發明的另一實施例中，分析渦輪機中的至少兩個引擎部件的2D和3D運動。