[发明专利]一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法

说明书

本发明涉及一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法，属于图像处理技术领域。通过延长曝光时间得到高速往返运动物体的运动轨迹，对该运动轨迹进行灰度处理，进一步与标准图像进行分差处理。根据得到分差结果，分析进行高速往返运动的物体在两极限位置间运动得分可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

物体运动检测技术是现代化工业的基础技术之一，是保证产品质量的关键。随着工业制造技术和加工工艺的提高和改进，对检测手段、检测速度和精度提出了更高的要求，因此，传统的接触式测量方法已无法满足要求。因此，以光电、电磁等技术为基础的非接触式测量方法不断出现。而随着机器视觉技术的快速发展，基于图像检测的非接触式测量手段在各个领域得到了越来越广泛的利用。视觉测量技术把图像作为检测和传递信息的手段或载体加以利用，从图像中提取有用的信号，通过处理被测图像而获得所需的各种参数，具有非接触、全视场测量、高精度和自动化程度高的特点。但是目前对于高速运动物体进行往复运动的视觉测量通常采用昂贵的高频工业相机测试，所需成本高。为了避免采用高帧率相机，降低测量成本，本发明希望提出一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法。

发明内容

本发明为了在测量运动物体往复运动时避免用到高帧率相机，从而减少成本，提出了一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法，其具体方案如下：

一种基于图像的高频二位置往复动作状态的测量方法，包括以下步骤：

(1)取用两台工业相机，分别为第一工业相机和第二工业相机，调整两台相机的摆放位置和角度使得运动部件在两台工业相机的视场范围内运动，并使相机聚焦在被测物体整个运动的轨迹上；

(2)将两台工业相机的曝光时间均设置为运动物体进行一个往返运动所需时间的整数倍，测试过程中两台工业相机均采用脉宽触发方式和非重叠工作模式；

(3)第一工业相机接收到上升沿触发信号时开始曝光操作；第一工业相机接收到下降沿触发信号时停止曝光操作，同时第二工业相机开始曝光操作；第二工业相机接收到上升沿触发信号时停止曝光操作，同时第一工业相机开始曝光操作，开启下一个曝光循环；所得到的图像数据传回电脑进行处理；

(4)采样得到整数次运动物体的往返运动，将图像进行灰度处理和光强归一化处理。首先采集运动部件的图像，按照加权方法将其转化为灰度图像，如Gray＝(R+G+B)/3来计算，从而得到图像的灰度值F(x,y),为了排除光源强度随时间变化对图像灰度值造成的影响，取图像上一固定标记点的灰度值F(x₀,y₀)，F_g(x,y)＝F(x,y) /F(x₀,y₀)即为归一化后的图像灰度。正常运行得到的用于比较的归一化标准图像的灰度值记为B_g(x,y),测试中获得的第n帧图像灰度值为f_ng(x,y)。为了减少运算量，测量的图像与标准图像进行比较，只比较两极限位置区域的图像即可。因此下面文中所述的比较均为对两极限位置区域进行比较。具体比较方法如下：

将f_ng(x,y)与标准图像灰度值B_g(x,y)相减，获得差分结果 D_n(x,y)；逐个对像素点进行二值化处理，得到二值化图像R_n；当 D_n(x,y)T-δ时，R_n(x,y)＝255，当D_n(x,y)T-δ时,R_n(x,y)＝0，其中阈值T为标准图像极限位置某一像素点灰度值的1/N，即T＝ B_g(x,y)/N，δ为允许偏差；二值化图像中数值为255的像素作为前景目标像素，数值为0的像素作为背景像素，根据二值图像中极限位置像素分布情况判断出运动物体的摆动情况。