[发明专利]一种基于图像识别的三维形变动态测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的三维形变动态测量系统，其特征在于，包括图像采集设备（1）、靶标（2）和图像处理单元：

所述的靶标（2）安装于测点处，所述的靶标（2）上设有至少两个间距已知的靶点（3）；

所述的图像采集设备（1）安装于固定点，所述的图像采集设备（1）用于采集所述靶标（2）的图像；

所述的图像处理单元用于根据所述的图像采集设备（1）所采集到的靶标图像动态计算所述测点的三维形变。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的三维形变动态测量系统，其特征在于：所述的图像采集设备（1）包括CCD传感摄像头或CMOS传感摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的三维形变动态测量系统，其特征在于：所述靶标（2）上的靶点（3）为至少两根直线构成的交叉点。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的三维形变动态测量系统，其特征在于：所述的靶标（2）为尺寸已知的标准黑白棋盘格靶标。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于图像识别的三维形变动态测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设备安装，将所述的靶标安装于测点处、将所述的图像采集设备安装于固定点，使得测点形变过程中各靶点均不脱离所述图像采集设备的采集范围；

S2：所述的图像采集设备采集第一时刻t₁时所述靶点的第一位置图像P₁，并存储于所述图像处理单元的存储器中；

S3：所述的图像采集设备采集第二时刻t₂时所述靶点的第二位置图像P₂，并存储于所述图像处理单元的存储器中；

S4：所述的图像处理单元从存储器中调用第一位置图像P₁、第二位置图像P₂，并分别识别出位置图像中的靶点位置数据，根据靶点位置数据计算该测点由第一时刻t₁到第二时刻t₂的三维形变量，具体包括以下步骤：

（1）X向位移量计算：

分别计算每个靶点的X向位移量，并求平均值获得该测点的X向位移量△S_X，根据位置图像中靶点的X向变化方向确定该测点的X向位移方向；

（2）Y向位移量计算：

分别计算每个靶点的Y向位移量，并求平均值获得该测点的Y向位移量△S_Y，根据位置图像中靶点的Y向变化方向确定该测点的Y向位移方向；

（3）Z向位移量计算：

Z向位移量△S_Z=|H-H*l/L|，其中，H为第一时刻t₁时所述图像采集设备到所述靶标的垂直距离，l为第一位置图像P₁中所述靶标上两个靶点之间的距离，L为第二位置图像P₂中所述靶标上两个靶点之间的距离；

根据位置图像中靶点之间的距离变化情况确定该测点的Z向位移方向：若位置图像中所述靶标上两个靶点之间的距离变大，则所述测点在Z向上朝所述图像采集设备方向形变；若位置图像中所述靶标上两个靶点之间的距离变小，则所述测点在Z向上朝远离图像采集设备方向形变。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：还包括一个通过直线图像捕捉直线交叉点以补偿校正靶点的步骤。

7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：还包括一个根据不同时刻动态计算测点三维形变的步骤。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：还包括一个根据动态的三维形变数据进行可视化显示的步骤。

9.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于：还包括一个根据动态的三维形变数据计算测点的振动频率、幅度、加速度的步骤。