[发明专利]一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法

说明书

本发明公开了一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法，包括计算图像的灰度梯度幅值，利用灰度梯度幅值的分布寻找区间内的幅值极大值，根据极大值的个数判断图像中的感兴趣区域是否存在不同运动位置目标的叠加；针对感兴趣区域的不同叠加情形，以提高后续图像处理的精度；使用一种亚像素边缘检测方法实现运动目标特征边缘的提取；引入目标振动模型，利用最小二乘法进行模型拟合；最后对目标振动模型进行位移误差补偿，获得虚拟正弦直线振动的时间‑位移测量曲线。本发明可避免因机械制造、运动控制等因素导致的振动台非理想正弦振动情形，通过Matlab编程输出标准的虚拟正弦直线振动，为基于机器视觉的平面运动测量提供了一种虚拟溯源途径。

技术领域

本发明属于图像处理与机器视觉检测领域，尤其涉及一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法。

背景技术

振动传感器及测量仪被广泛用于多个领域的实时监控与振动参数测量，如桥梁建筑、地震、汽车、航空航天等。为了保证振动传感器及测量仪所得测量结果的可靠性与准确性，需要定期对振动传感器及测量仪进行校准。

典型的振动传感器及测量仪校准方法有激光干涉绝对法校准、比较法校准等。这些校准法使用不同的测量方法获得振动台的振动曲线图，通过比较这些测量结果来实现振动传感器的校准。而因振动台存在机械加工、运动控制等误差影响，振动台的振动形式并非标准的正弦直线振动，导致现有校准方法存在较大误差。

本发明方法通过Matlab编程产生标准的虚拟正弦直线振动，通过机器视觉实现对标准的虚拟正弦直线振动的测量，避免了振动台引入的误差，进一步提高了振动测量精度。除此之外，本发明方法为平面振动测量方法提供了一种虚拟溯源途径。

发明内容

为了避免因机械加工、运动控制等外界因素引入的误差，使得振动台的振动形式为非标准正弦直线振动，导致振动测量精度不高，本发明提出一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法，包括：

图像有无目标叠加区域的判断：用于判断读取的序列图像中是否存在目标叠加区域，包括：图像中运动目标的感兴趣区域选择，感兴趣区域有无目标叠加区域的判断；

图像复原方法的选择：用于提高后续图像处理的精度，包括：目标运动方向的判断，基于运动方向的图像复原方法的选择；

运动目标特征边缘的高精度检测：用于提取运动目标特征边缘的亚像素检测，以提高特征边缘精度，保证运动测量结果的可靠性；

目标振动模型的拟合：引入目标振动模型，使用最小二乘法进行模型拟合；

目标振动模型的修正：对拟合得到的振动模型进行位移误差补偿，得到虚拟正弦直线振动测量关于位移-时间的最佳曲线。

一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法，包括以下步骤：

S1：计算图像的灰度梯度幅值，利用灰度梯度幅值的分布寻找区域内的峰值，根据峰值个数判断图像感兴趣区域内是否存在运动目标叠加；

S2：针对区域存在运动目标叠加的图像，利用光流梯度法判断运动目标的运动方向，采用不同的图像复原方法复原图像，以提高后续图像处理的精度；

S3：利用亚像素边缘检测方法完成运动目标特征边缘的提取；

S4：引入目标振动模型，使用最小二乘法进行模型拟合；

S5：对目标振动模型进行位移误差补偿，得到虚拟正弦直线振动的时间-位移测量曲线。

所述步骤S1具体包括：

(1)运动目标感兴趣区域的确定

使用帧间差分法，确定运动目标的运动区域；为了降低噪声的影响，对获得的运动区域进行连通域分析；计算每个连通域的面积，将面积最大的两个区域作为运动目标的感兴趣区域；