[发明专利]一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法，包括：在固定位置设置嵌入式电脑控制的相机和参照点光源，在监测目标区域设置待测点光源；按设定的时间间隔采集监测目标区域的图像，对不同时刻图像中的点光源坐标进行比对处理求解待测点相对于参照点的位移；利用参照点作为待测点位移方向和尺度的参照基准，对待测点的像素坐标进行标定和修正；比较不同时刻待测点与参照点的位置变化，求出待测点的像素位移；换算成实际位移量，得到该段时间内待测点实际位移的精确值。通过相机将处于固定位置的参照点和处于监测目标上的待测点拍摄在一幅图像上，解决现有位移监测手段测量经济成本偏高，不能实现远距离精确测量等多个问题。

技术领域

本发明涉及位移检测技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法。

背景技术

随着图像采集设备和图像处理技术的发展，目前视觉测量技术已广泛应用于医学、军事、工农生产等领域。在精密零件外观和尺寸检测方面其精度已达微米级，由于视觉测量技术需要较多的目标像素信息，通常依赖于高性能的图像采集设备，并且在远距离测量方面精度并不理想。定心算法是一种通常应用于天文图像数据处理的算法，根据图中星象的像素信息的分布特性和统计特性来计算图像的精确位置，可达亚像素级别。在计算机视觉领域，该算法亦可用于提升检测精度。

在工程技术领域，远距离测量技术主要有全站仪以及RTK测量仪，全站仪能够实现远距离的精确测量，测量精度能够达到毫米级，但需要人工操作，不能很好地满足监测技术自动化、实时化的发展趋势。RTK测量仪能够完成自动化作业但是测量精度为厘米级。并且以上设备的价格相当昂贵，很难满足需要大范围实施的监测任务。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法，通过相机拍摄待处于固定位置的参照点和处于监测目标上的待测点，利用参照物原理结合图像处理技术，提升测量精度，用以解决现有位移监测手段测量经济成本偏高，不能实现远距离精确测量等多个问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的远距离高精度位移检测方法，所述方法包括以下步骤：

a、在固定位置分别设置嵌入式电脑控制的相机和参照点光源，在监测区域设置待测点光源；

b、嵌入式电脑控制相机按设定的时间间隔采集监测目标区域的图像，并调用图像处理程序求解图像中点光源的高精度的亚像素坐标，对不同时刻图像中的点光源坐标进行比对处理求解待测点相对于参照点的位移。

c、图像处理程序利用参照点位置固定的原理，利用参照点作为待测点位移方向和尺度的参照基准，对待测点的像素坐标进行标定和修正，比较不同时刻待测点与参照点的位置变化，求出待测点的像素位移；

d、图像处理程序将像素位移量通过比例系数换算成实际位移量，得到该段时间内待测点实际位移的精确值；

优选地，所述的相机和参照点设置在位置固定的区域，根据参照点位置固定的特点，比较待测点相对于参照点的位置变化，参实现测量的自动标定和修正。

优选地，被测目标设置为初始距离已知的两个待测点，将这两个待测点的实际距离与像素距离相除得到实际距离与像素距离换算的比例系数α。

优选地，图像采集设备为位置固定的长焦距相机及高分辨率相机在不同时间点对待测区域图像进行采集，对比不同时刻待测点相对于参照点移动的像素距离，利用比例系数α将像素位移换算为实际的位移值。

优选地，参照点和待测点在图像中的位置由定心算法根据其图像数据的统计特性和分布特性进行求解，得到亚像素级别的待测点及参照点的位置坐标。

优选地，利用图像处理程序对拍摄的图像数据进行处理步骤包括：