[发明专利]一种基于亚像素的裂缝宽度检测方法

摘要

本发明涉及一种基于亚像素的裂缝宽度检测方法，包括如下步骤，1.CCD成像时的灰度值与光强关系是非线性的，这会影响亚像素的裂缝宽度检测的精度。本发明通过差分法，有效测量出摄像头的非线性曲线，并拟合出补偿公式，实现了摄像头成像灰度的非线性补偿。2.CCD成像的点扩散函数对亚像素裂缝宽度测量精度起关键作用，而实际的摄像头成像的点扩散函数并非通常所提的高斯函数。本发明根据摄像头成像的空间不变性，利用传递函数特性，通过边缘检测方法获取摄像头的实际点扩散函数，并以此推导出亚像素裂缝宽度检测的计算方法，保证了亚像素裂缝宽度检测的精度要求。

主权项

1.一种基于亚像素的裂缝宽度检测方法，其特征在于，包括CCD成像的灰度线性化补偿和基于实际点扩散函数的亚像素检测；其中，所述CCD成像的灰度线性化补偿，是指实际情况下CCD成像灰度值与光强关系是非线性的，通过差分法进行线性化补偿，包括如下步骤：/n(1)打印带灰度阶梯的图片；/n(2)确保相同的光照条件，用同一相机，选取相同的曝光条件，选取两个光圈值进行拍摄，获得两幅照片；/n(3)在两幅照片中取相同的灰度阶梯图格中的灰度值，求取差分值；/n(4)根据差分值与灰度阶梯变化的关系可发现CCD灰度响应相对光强的一阶导数是一个一次函数，因此，可推导出CCD灰度响应相对光强是二次函数；/n(5)以灰度值128作为基准点，根据实验数据拟合上述一次函数，并对光强和灰度值进行归一化处理，得到直线方程为：/ndy/dx＝-1.661x+1.835 (1)/n式中，y代表CCD灰度值，x代表光强；/n(6)求取CCD灰度响应相对光强的二次函数为：/nΔy＝0.8305Δx²+(-1.661x₂+1.835)Δx (2)/n在CCD达到饱和状态之前，dy/dx相对x是线性函数，则y相对x，基于饱和值时是平方关系，即：/n(y_s-y)＝k(x_s-x)² (3)/n式中，x_s、y_s分别表示CCD达到饱和状态时的光强和灰度值；/n(7)对CCD成像灰度值进行线性化补偿；/n根据公式(2)，取/n取x＝0,y＝0，可得：/ny_s＝k*x_s²＝0.8305*1.105²＝1.014 (4)/n对应到灰度值：x_s、y_s分别乘以255，k除以255，得到补偿公式为：/n /n在进行灰度值补偿后，所述基于实际点扩散函数的亚像素检测，是根据拍摄照片得到的黑白边界和裂缝的横截图样发现摄像头成像的实际点扩散函数为一种带超调的函数形式，通过边界灰度图的一阶导数来获得摄像头成像的实际点扩散函数，根据该实际点扩散函数，在基于亚像素条件下的边缘测量时对提取的主峰面积予以补偿，并以此获得亚像素裂缝宽度的检测。/n