[發明專利]一種標準的虛擬正弦直線振動測量方法

有效

• 申請號: 201811631403.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109727267B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 蔡晨光;張穎;劉志華
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06T7/13
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種標準的虛擬正弦直線振動測量方法，包括計算圖像的灰度梯度幅值，利用灰度梯度幅值的分布尋找區間內的幅值極大值，根據極大值的個數判斷圖像中的感興趣區域是否存在不同運動位置目標的疊加；針對感興趣區域的不同疊加情形，以提高后續圖像處理的精度；使用一種亞像素邊緣檢測方法實現運動目標特征邊緣的提取；引入目標振動模型，利用最小二乘法進行模型擬合；最后對目標振動模型進行位移誤差補償，獲得虛擬正弦直線振動的時間?位移測量曲線。本發明可避免因機械制造、運動控制等因素導致的振動臺非理想正弦振動情形，通過Matlab編程輸出標準的虛擬正弦直線振動，為基于機器視覺的平面運動測量提供了一種虛擬溯源途徑。

技術領域

本發明屬于圖像處理與機器視覺檢測領域，尤其涉及一種標準的虛擬正弦直線振動測量方法。

背景技術

振動傳感器及測量儀被廣泛用于多個領域的實時監控與振動參數測量，如橋梁建筑、地震、汽車、航空航天等。為了保證振動傳感器及測量儀所得測量結果的可靠性與準確性，需要定期對振動傳感器及測量儀進行校準。

典型的振動傳感器及測量儀校準方法有激光干涉絕對法校準、比較法校準等。這些校準法使用不同的測量方法獲得振動臺的振動曲線圖，通過比較這些測量結果來實現振動傳感器的校準。而因振動臺存在機械加工、運動控制等誤差影響，振動臺的振動形式并非標準的正弦直線振動，導致現有校準方法存在較大誤差。

本發明方法通過Matlab編程產生標準的虛擬正弦直線振動，通過機器視覺實現對標準的虛擬正弦直線振動的測量，避免了振動臺引入的誤差，進一步提高了振動測量精度。除此之外，本發明方法為平面振動測量方法提供了一種虛擬溯源途徑。

發明內容

為了避免因機械加工、運動控制等外界因素引入的誤差，使得振動臺的振動形式為非標準正弦直線振動，導致振動測量精度不高，本發明提出一種標準的虛擬正弦直線振動測量方法，包括：

圖像有無目標疊加區域的判斷：用于判斷讀取的序列圖像中是否存在目標疊加區域，包括：圖像中運動目標的感興趣區域選擇，感興趣區域有無目標疊加區域的判斷；

圖像復原方法的選擇：用于提高后續圖像處理的精度，包括：目標運動方向的判斷，基于運動方向的圖像復原方法的選擇；

運動目標特征邊緣的高精度檢測：用于提取運動目標特征邊緣的亞像素檢測，以提高特征邊緣精度，保證運動測量結果的可靠性；

目標振動模型的擬合：引入目標振動模型，使用最小二乘法進行模型擬合；

目標振動模型的修正：對擬合得到的振動模型進行位移誤差補償，得到虛擬正弦直線振動測量關于位移-時間的最佳曲線。

一種標準的虛擬正弦直線振動測量方法，包括以下步驟：

S1：計算圖像的灰度梯度幅值，利用灰度梯度幅值的分布尋找區域內的峰值，根據峰值個數判斷圖像感興趣區域內是否存在運動目標疊加；

S2：針對區域存在運動目標疊加的圖像，利用光流梯度法判斷運動目標的運動方向，采用不同的圖像復原方法復原圖像，以提高后續圖像處理的精度；

S3：利用亞像素邊緣檢測方法完成運動目標特征邊緣的提取；

S4：引入目標振動模型，使用最小二乘法進行模型擬合；

S5：對目標振動模型進行位移誤差補償，得到虛擬正弦直線振動的時間-位移測量曲線。

所述步驟S1具體包括：

(1)運動目標感興趣區域的確定

使用幀間差分法，確定運動目標的運動區域；為了降低噪聲的影響，對獲得的運動區域進行連通域分析；計算每個連通域的面積，將面積最大的兩個區域作為運動目標的感興趣區域；