[發明專利]基于運動綜合亮度譜的拉索索力視覺測試方法、裝置及介質

有效

• 申請號: 202211315121.6
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115876365B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 陳太聰;黃偉淇;蘇成
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G06T7/00;G06T7/254
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種基于運動綜合亮度譜的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取由第一拉索振動視頻形成的第一圖像序列；

對第一圖像序列進行預處理，得到第二圖像序列；

基于運動掃頻算法，從第二圖像序列中提取指定頻段內的拉索運動形態，分離為不同時間頻段內的第二拉索振動視頻；

采用背景差分法計算第二拉索振動視頻的各幀圖像相對于第二圖像序列的第一幀圖像的亮度差值，得到差分圖像序列；

針對不同時間頻段內的差分圖像序列，計算得到不同頻段相對應的運動綜合亮度指標；

根據運動綜合亮度指標，生成運動綜合亮度譜圖形，通過峰值拾取得到拉索自振頻率，以計算拉索的索力。

2.根據權利要求1所述的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述基于運動掃頻算法，從第二圖像序列中提取指定頻段內的拉索運動形態，分離為不同時間頻段內的第二拉索振動視頻，具體包括：

針對第二圖像序列，設t時刻圖像的圖像亮度場函數為I(x,t)，則亮度場函數與像素位移之間的關系表示為：

其中，x為像素位置；f為對應像素的亮度值；δ(x,t)為圖像位移函數，該圖像位移函數與像素位置和時間相關；

對f(x)進行空間傅里葉變換，如下式：

其中，A_ω(0)為第一幀圖像在空間頻率ω處的幅值；

將f(x+δ(x,t))進行空間傅里葉變換得到：

其中，A_ω(t)為t時刻圖片在空間頻率ω處的幅值，該幅值隨時間變化；

對于每一個空間頻率ω，用t時刻的相位減去0時刻的相位，得到t時刻的相位差B_ω(x,t)，該相位差與圖像位移函數之間滿足如下關系：

B_ω(x,t)＝ωδ(x,t)

對各空間頻率ω處的相位差序列B_ω(x,t)進行時間軸上的頻率帶通濾波，得到過濾后的相位差序列B′_ω(x,t)，保留指定時間頻段的相位信號；

采用過濾后的相位差序列，組合所有空間頻率的貢獻，重構得到只包含指定時間頻段運動的視頻圖像，從而得到不同時間頻段內的第二拉索振動視頻。

3.根據權利要求2所述的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述采用過濾后的相位信號，組合所有空間頻率的貢獻，重構得到只包含指定時間頻段運動的視頻圖像，具體包括：

將第二圖像序列A_ω(t)e^iωx替換為靜態圖像序列A_ω(0)e^iωx，疊加過濾后的相位差序列B′_ω(x,t)，得到只包含指定時間頻段運動的視頻圖像，如下式：

其中，I′(x,t)為只包含指定時間頻段運動的視頻圖像。

4.根據權利要求1所述的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述運動綜合亮度指標采用下式計算：

其中，MSI為運動綜合亮度，L、H分別為差分圖像的寬度方向和高度方向的像素總數，N為所選取的差分圖像序列的總幀數。

5.根據權利要求1所述的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述根據運動綜合亮度指標，生成運動綜合亮度譜圖形，通過峰值拾取得到拉索自振頻率，以計算拉索的索力，具體包括：

根據運動綜合亮度指標，生成橫軸為頻率、縱軸為運動綜合亮度指標的運動綜合亮度譜圖形；

根據運動綜合亮度譜圖形，使用峰值選取法識別拉索的自振頻率；

根據拉索的自振頻率，計算拉索的索力。

6.根據權利要求5所述的拉索索力視覺測試方法，其特征在于，所述拉索的索力與拉索的自振頻率定量關系如下：

其中，l為拉索計算長度，m為拉索單位長度的質量，n為拉索自振頻率的階次。