[發明專利]基于紅色圓標靶圖像處理的結構振動位移測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202011064692.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112233076B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王保憲;閆朝勃;王凱;趙維剛;李義強
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/62;G06T5/00;G01H9/00
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

1.一種基于紅色圓標靶圖像處理的結構振動位移測量方法，其特征在于，包括：

對獲取的紅色圓標靶視頻進行視頻序列分解，得到每一幀圖像，所述紅色圓標靶為黑色方形靶的中心設置紅色圓形靶，所述紅色圓標靶視頻為將紅色圓標靶設置在待測結構上，拍攝的所述待測結構發生振動時的紅色圓標靶視頻；

將每一幀圖像中的所述紅色圓形靶從所述黑色方形靶中分離，得到每一幀圖像中屬于所述紅色圓形靶的目標像素值；同時提取所述紅色圓形靶的邊緣，得到每一幀圖像中的所述紅色圓形靶的邊緣像素值；

根據W_ij＝(R_ij100)(R_ij1.3*G_ij)(R_ij1.3*B_ij)得到每一幀圖像中所述紅色圓形靶的二值分割結果；其中，W_ij表示所述紅色圓形靶的二值分割結果，R_ij、G_ij、B_ij分別表示圖像三通道數據矩陣中的第i行第j列對應的像素灰度值，i、j分別為正整數；

當所述二值分割結果的值為1，則第i行第j列對應的像素值為所述紅色圓形靶的目標像素值；當所述二值分割結果的值不為1，則第i行第j列對應的像素值為所述黑色方形靶的目標像素值；

根據所述目標像素值，采用連通體分析技術得到所述紅色圓形靶的圓心初始值和半徑初始值；并根據所述圓心初始值和所述半徑初始值對所述邊緣像素值進行濾波處理，得到濾波后的邊緣像素值；

根據所述濾波后的邊緣像素值采用基于隨機采樣一致性理論的圓方程計算方法，計算得到所述紅色圓標靶的目標圓心值和目標半徑值；

根據多幀圖像計算得到的目標圓心值和目標半徑值，以及測量的所述紅色圓標靶的實際半徑值，計算得到所述紅色圓標靶的實際位移變化值；

所述根據多幀圖像計算得到的目標圓心值和目標半徑值，以及測量的所述紅色圓標靶的實際半徑值，計算得到所述紅色圓標靶的實際位移變化值，包括：

根據多幀圖像計算得到的目標圓心值和目標半徑值，得到目標圓心橫坐標序列值、目標圓心縱坐標序列值以及目標半徑序列值；

分別根據目標圓心橫坐標序列值和目標圓心縱坐標序列值，得到所述紅色圓標靶的橫坐標變化序列值和縱坐標變化序列值；

測量得到所述紅色圓標靶的實際半徑值，根據所述實際半徑值和所述目標半徑序列值，計算得到實際位移與圖像坐標的比例值；

將所述比例值分別乘以所述紅色圓標靶的橫坐標變化序列值和縱坐標變化序列值，得到所述紅色圓標靶的實際位移變化值；

所述根據所述實際半徑值和所述目標半徑序列值，計算得到實際位移與圖像坐標的比例值，包括：

根據計算得到實際位移與圖像坐標的比例值；

其中，Pw表示實際位移與圖像坐標的比例值，F表示所述目標半徑序列值的數量，D表示所述實際半徑值，(ro₁、ro₂…ro_F)表示所述目標半徑序列值。

2.如權利要求1所述的基于紅色圓標靶圖像處理的結構振動位移測量方法，其特征在于，所述根據所述目標像素值，采用連通體分析技術得到所述紅色圓形靶的圓心初始值和半徑初始值，包括：

統計所述目標像素值中所有連通體的面積和位置坐標，并確定面積最大的連通體；

確定所述面積最大的連通體的外接矩形的中心點為所述紅色圓形靶的圓心初始值，確定所述面積最大的連通體的外接矩形的邊長平均值為所述紅色圓形靶的半徑初始值。

3.如權利要求2所述的基于紅色圓標靶圖像處理的結構振動位移測量方法，其特征在于，所述確定所述面積最大的連通體的外接矩形的中心點為所述紅色圓形靶的圓心初始值，包括：

根據確定所述紅色圓形靶的圓心初始值；

其中，a表示所述圓心初始值的橫坐標值，b表示表示所述圓心初始值的縱坐標值，x表示所述外接矩形的左上角橫坐標值，y表示表示所述外接矩形的左上角縱坐標值，w表示表示所述外接矩形的寬度，h表示表示表示所述外接矩形的高度；

所述確定所述面積最大的連通體的外接矩形的邊長平均值為所述紅色圓形靶的半徑初始值，包括：

根據r＝(w+h)/2確定所述紅色圓形靶的半徑初始值；

其中，r表示所述紅色圓形靶的半徑初始值。