[发明专利]一种基于智能手机高速摄像头的振动检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于智能手机高速摄像头的振动检测系统及方法，系统包括：手机APP终端、上位机系统；所述上位机系统包括视频处理系统、图像处理系统、图像分析系统。相比于通用的接触式振动测量，具有非接触、测量范围大、效率高等突出优点；且随着技术的进步，目前高速摄像头已经越来越廉价，成像质量越来越高，因此也为图像振动监测创造了条件。再者，经过实例求证，本发明可以有效地对机械设备监测不规则振动，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种基于智能手机高速摄像头的振动检测系统及方法，属于机械故障诊断及信号处理领域。

背景技术

振动测量在机械设备中的运用广泛，不可或缺，常作为对运动机械的不平衡和偏离正常状况的检测，以便于质量控制或是为后期的设备维修提供数据。目前，振动测量的仪器都是较大体积的专用仪器，且需要外加传感器。在检测一些大型机械设备时，若是想准确知道一台机器是哪里出了问题，需要很多传感器，而且测量次数也要求颇高，测量值为加速度值或是频率值。这些设备价格普遍偏高，要求具备专业知识，限制了其推广应用。在线监测机器设备、桥梁、建筑等的振动有助于及时发现运行中的问题，保证其安全可靠运行。因此，有必要研究新的振动检测系统。

发明内容

本发明提供了一种基于智能手机高速摄像头的振动检测系统及方法，通过利用智能手机高速摄像能力来检测设备振动，实现双端显示。

本发明的技术方案是：一种基于智能手机高速摄像头的振动检测方法，包括：手机APP终端、上位机系统；所述上位机系统包括视频处理系统、图像处理系统、图像分析系统；手机APP终端，用于拍摄机械设备的视频并保存，用于将保存的视频文件上传至上位机，用于显示上位机系统反馈的分析结果；视频处理系统，用于预处理视频，获得裁剪区域图像；图像处理系统，用于对裁剪区域图像进行质心定位；图像分析系统，用于对裁剪区域图像进行振动分析和频率响应分析，并将分析结果传送至手机APP终端。

可选地，所述视频处理系统，包括打开视频文件单元、获取视频信息单元、获取图像序列单元、播放单元、暂停单元、裁剪指定区域单元、批量处理单元；打开视频文件单元用于打开上位机中指定文件夹中的视频文件；获取视频信息单元用于读取打开的视频文件；获取图像序列单元用于将获取视频信息单元读取的视频信息拆解为由一帧一帧的图像构成的图像序列；播放单元、暂停单元用于对获取的图像序列进行播放、暂停；裁剪指定区域单元用于对图像序列中的第一帧图像进行指定区域裁剪；批量处理单元用于根据裁剪指定区域单元选定的裁剪区域，依次对图像序列中的所有帧图像进行指定区域裁剪。

可选地，所述图像处理系统，包括图像预处理单元、图像分割单元、特征标记单元；图像预处理单元用于对裁剪区域图像进行图像预处理；图像分割单元用于对图像预处理后的图像进行图像分割，获得边界分割后的图像；特征标记单元用于对边界分割后的图像进行区域质心定位和质心位置显示。

可选地，所述图像预处理单元，用于对裁剪区域图像依次进行几何变换、灰度化、图像增强、阈值分割操作。

可选地，所述几何变换包括：最近邻插值和双线性插值；所述图像增强包括：直方图均衡、对比度增强、可以选择窗口大小的中值滤波和均值滤波；所述图像分割为依次进行全局阈值迭代、形态学处理、canny算子边缘检测和基于拉格朗日插值法的亚像素边缘检测；其中，几何变换、图像增强通过依次选择包括的每种操作，最终选择一种需要的操作。

可选地，所述图像分析系统，包括生成曲线单元和傅里叶变换单元，生成曲线单元用于对视频处理系统处理后获得的每一帧裁剪区域图像先进行canny算子边缘检测，再对进行canny算子边缘检测的结果采用基于拉格朗日插值法的亚像素边缘检测进行处理，获取各时刻边缘点的位置；依据所有帧图像的边缘点的位置，提取机械设备上表面中心点的位置，从而得到振动的时间历程生成相应的振动曲线，并依据网络通信协议将振动曲线结果传送至手机APP终端上显示；傅里叶变换单元，用于对振动曲线进行FFT分析，得到其频率响应曲线，并依据网络通信协议将频率响应曲线结果传送至手机APP终端上显示。