[发明专利]基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动滤除方法

说明书

本发明公开了一种基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动滤除方法，设置基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动检测系统，在测量的每一个阶段，使用结构光投影仪对被测物进行结构光投影和单色光投影并分别采集灰度图像，对两种灰度图像序列进行傅立叶分析，确定面结构光灰度图像的傅立叶频谱中的低频项是否为热流扰动的置信概率并滤除，再通过傅立叶轮廓术得到形貌信息和离面变形信息；并对单色光照明图像的频谱采用置信概率进行热流扰动的滤除，再分别进行傅立叶反变换和数字图像相关运算得到滤除热流扰动的面内变形信息。本发明能满足现代计量高温度、高速度和高精度的要求，降低高温测量环境下的空气扰动的影响。

技术领域

本发明涉及一种空气扰动滤除方法，特别是针对高温环境下非接触测量的快速去噪技术，改善高温测量的准确性和时效性，拓宽数字图像相关技术在高温在线检测中的应用。可广泛应用于机械制造、航空航天、材料和生物等各方面的高温应变与变形测量。

背景技术

数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)是一项综合了机器视觉、电子、图像处理和标定等技术的光测方法，具有高精度、非接触及全场测量等优点。被广泛应用于机械制造、航空航天、材料和生物等各方面的测量。

在数字图像相关中，运用双目视觉成像的原理，对被测物表面的三维形貌以及变形进行测量是其中一个重要的分支，通过摆放在不同角度的CCD摄像机对标记有特征点被测物进行记录，经过对特征点的识别和匹配可以得到被测物的形貌信息。在测量之前需要使用特制的标定板对系统进行标定，根据标定之后的相机坐标关系，可计算出被测物的准确形貌。

随着现代工业的发展，传统的数字图像相关技术已经不能满足200摄氏度以上的高温甚至超高温测量的需要。高温环境下，热空气的流动对于变形测量是一个很严重的干扰，使用数字图像相关技术进行测量时，由于需要对此采集多幅图像，才能实现应变的测量，在高温环境下很难排除热空气扰动的影响，无法进行高精度的测量。

在高温非接触测量中，由于空气扰动为低频信息，现有的方法是通过采集频率为200Hz以上的高频相机进行图像采集，再对图像序列进行灰度平均处理，可以实现对空气扰动的滤除。但是使用高频分离的方法不能进行长时间的测量，其分离过程无法预知现有的空气气流的实时状态，这种去噪实际上是一个累加的结果，并没有对热空气气流进行分析，并且光学系统较为复杂。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动滤除方法，以满足现代计量高温度、高速度和高精度的要求，降低高温测量环境下的空气扰动的影响。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动滤除方法的特点是：

设置基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动检测系统，所述检测系统采用结构光投影仪，所述结构光投影仪的投影光经被测物的反射后，经过带通光学滤波片照射到摄像机的CCD靶面阵列上；在所述被测物的表面涂有随机分布的散斑，所述散斑的灰度信息能够由所述摄像机进行采集；

设置基于结构光投影与数字图像相关的高温空气扰动滤除方法是：在各不同阶段对被测物进行图像拍摄，每一个拍摄阶段中，利用所述结构光投影仪对被测物分别进行面结构光投影和单色光投影；

所述结构光投影是以结构光投影仪为面结构光源，向被测物投射一组面结构光，经被测物形成漫反射，在每一个拍摄阶段，使用摄像机拍摄获得被测物的面结构光灰度图像序列；利用所述面结构光灰度图像序列通过傅立叶分析获得滤除热流扰动的离面变形信息；