[發明專利]基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動濾除方法

有效

• 申請號: 201711339580.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108050955B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王永紅;但西佐;孫建飛;高新亞;鮑思源;楊連祥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/25
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動濾除方法，設置基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動檢測系統，在測量的每一個階段，使用結構光投影儀對被測物進行結構光投影和單色光投影并分別采集灰度圖像，對兩種灰度圖像序列進行傅立葉分析，確定面結構光灰度圖像的傅立葉頻譜中的低頻項是否為熱流擾動的置信概率并濾除，再通過傅立葉輪廓術得到形貌信息和離面變形信息；并對單色光照明圖像的頻譜采用置信概率進行熱流擾動的濾除，再分別進行傅立葉反變換和數字圖像相關運算得到濾除熱流擾動的面內變形信息。本發明能滿足現代計量高溫度、高速度和高精度的要求，降低高溫測量環境下的空氣擾動的影響。

技術領域

本發明涉及一種空氣擾動濾除方法，特別是針對高溫環境下非接觸測量的快速去噪技術，改善高溫測量的準確性和時效性，拓寬數字圖像相關技術在高溫在線檢測中的應用。可廣泛應用于機械制造、航空航天、材料和生物等各方面的高溫應變與變形測量。

背景技術

數字圖像相關(Digital Image Correlation，DIC)是一項綜合了機器視覺、電子、圖像處理和標定等技術的光測方法，具有高精度、非接觸及全場測量等優點。被廣泛應用于機械制造、航空航天、材料和生物等各方面的測量。

在數字圖像相關中，運用雙目視覺成像的原理，對被測物表面的三維形貌以及變形進行測量是其中一個重要的分支，通過擺放在不同角度的CCD攝像機對標記有特征點被測物進行記錄，經過對特征點的識別和匹配可以得到被測物的形貌信息。在測量之前需要使用特制的標定板對系統進行標定，根據標定之后的相機坐標關系，可計算出被測物的準確形貌。

隨著現代工業的發展，傳統的數字圖像相關技術已經不能滿足200攝氏度以上的高溫甚至超高溫測量的需要。高溫環境下，熱空氣的流動對于變形測量是一個很嚴重的干擾，使用數字圖像相關技術進行測量時，由于需要對此采集多幅圖像，才能實現應變的測量，在高溫環境下很難排除熱空氣擾動的影響，無法進行高精度的測量。

在高溫非接觸測量中，由于空氣擾動為低頻信息，現有的方法是通過采集頻率為200Hz以上的高頻相機進行圖像采集，再對圖像序列進行灰度平均處理，可以實現對空氣擾動的濾除。但是使用高頻分離的方法不能進行長時間的測量，其分離過程無法預知現有的空氣氣流的實時狀態，這種去噪實際上是一個累加的結果，并沒有對熱空氣氣流進行分析，并且光學系統較為復雜。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動濾除方法，以滿足現代計量高溫度、高速度和高精度的要求，降低高溫測量環境下的空氣擾動的影響。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動濾除方法的特點是：

設置基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動檢測系統，所述檢測系統采用結構光投影儀，所述結構光投影儀的投影光經被測物的反射后，經過帶通光學濾波片照射到攝像機的CCD靶面陣列上；在所述被測物的表面涂有隨機分布的散斑，所述散斑的灰度信息能夠由所述攝像機進行采集；

設置基于結構光投影與數字圖像相關的高溫空氣擾動濾除方法是：在各不同階段對被測物進行圖像拍攝，每一個拍攝階段中，利用所述結構光投影儀對被測物分別進行面結構光投影和單色光投影；

所述結構光投影是以結構光投影儀為面結構光源，向被測物投射一組面結構光，經被測物形成漫反射，在每一個拍攝階段，使用攝像機拍攝獲得被測物的面結構光灰度圖像序列；利用所述面結構光灰度圖像序列通過傅立葉分析獲得濾除熱流擾動的離面變形信息；