[发明专利]一种基于视觉的振动测量系统

权利要求书

1.一种基于视觉的振动测量系统，其特征在于，包括图像采集装置、振动测量模块和测量评价模块，所述图像采集装置用于采集物体振动视频，所述振动测量模块用于确定振动物体的位移特征，并根据物体的位移特征计算物体的振动测量结果，所述测量评价模块用于对物体振动测量结果进行评价。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述图像采集装置包括照明装置和高速摄像机，所述照明装置用于对拍摄场景进行照明，所述高速摄像机用于获取物体的振动视频。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述振动测量模块包括第一特征提取子模块、第二特征提取子模块和位移特征确定子模块，所述第一特征提取子模块用于提取振动物体的第一位移特征，所述第二特征提取子模块用于提取振动物体的第二位移特征，所述位移特征确定子模块根据振动物体的第一位移特征和第二位移特征确定振动物体的位移特征并确定振动测量结果。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述第一特征提取子模块用于提取振动物体的第一位移特征，具体为：

选取高速摄像机采集的第一帧图像作为匹配图像P，然后选取一块区域作为模板图像Q，其中，匹配图像P的长为C₀，高为H₀，模板图像Q的长为C₁，高为H₁，C₀＞C₁，H₀＞H₁，将模板图像Q叠放在在匹配图像P上，按照从上到下，从左向右逐像素平移扫描，计算模板图像Q与匹配图像P各区域的相关系数，得到一个描述模板图像Q与匹配图像P各区域的相关系数矩阵，其中矩阵中最大值出现的位置作为模板图像Q与匹配图像P匹配程度最高的区域；如果最大值大于预先设定阔值，则认为匹配成功；

依次在后续帧中选取与第一帧模板图像相同的区域作为各帧的模板图像，计算各帧的模板图像与第一帧图像P的相关系数矩阵，提取最大位置点的坐标作为各帧图像中振动物体的最大偏移量，选取所有帧图像中最大偏移量的最大值作为第一位移特征(x₁，y₁)。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述模板图像Q与匹配图像P各区域的相关系数采用以下方式确定：

计算模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的第一相关系数：

式中，S₁(x，y)表示模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的第一相关系数。

6.根据权利要求5所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述模板图像Q与匹配图像P各区域的相关系数采用以下方式确定：

计算模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的第二相关系数：

式中，S₂(x，y)表示模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的第二相关系数。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述模板图像Q与匹配图像P各区域的相关系数采用以下方式确定：

根据模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的第一相关系数和第二相关系数确定模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处进行匹配的相关系数：

式中，S(x，y)表示模板图像Q与匹配图像P在像素点(x，y)处匹配的相关系数。

8.根据权利要求7所述的基于视觉的振动测量系统，其特征在于，所述第二特征提取子模块用于提取振动物体的第二位移特征，具体为：

对高速摄像机获取的各帧图像进行二值化分割处理，并在各帧图像上选取15个标记点对物体进行标记，对比各帧图像，将不同帧之间相同标记点的最大偏移量作为振动物体的第二位移特征(x₂，y₂)；

所述位移特征确定子模块根据振动物体的第一位移特征和第二位移特征确定振动物体的位移特征并确定振动测量结果，具体为：采用下式计算振动物体的位移特征：T＝[(x₁，y₁)，(x₂，y₂)]，式中，T表示振动物体的位移特征；

根据振动物体的位移特征确定振动测量结果：式中，G表示振动测量结果。