[发明专利]一种基于图像识别的位移测量用目标靶装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的位移测量用目标靶装置，包括具有调平功能的可调节支架，其特征在于：所述可调节支架上设置有外壳，外壳内设置有检测装置，检测装置由图像采集模块、储存模块、数据传输模块、温度调节模块和电源模块构成；所述检测装置的正前方设置有能够随检测对象一起移动的目标靶，且检测装置的图像采集模块能够获取目标靶的正面图像；所述目标靶上设置有纵横交叉的条纹，且纵向或横向的条纹的数量各不少于两条；条纹区域与目标靶上的其它区域具有明暗差异；

所述的位移测量用目标靶装置进行基于图像识别的位移测量的方法，包括如下步骤：

步骤一、将检测装置固定在带有调平功能的可调节支架上布置的外壳内，可调节支架保持固定不动，然后，将目标靶固定在检测对象上，并调整图像采集模块，以获取目标靶的图像；

步骤二、当检测对象发生X、Y、Z三个方向的位移时，检测装置的图像采集模块所采集到的目标靶的图像也会发生位移；在检测对象产生位移的初始时刻，图像采集模块采集一张图像，并通过图像识别来获取两个交叉线中心的像素坐标，即：获取到交叉线中心A和B的像素坐标(X_A，Y_A)和(X_B，Y_B)；然后，利用这两个交叉线中心已知的实际距离L_实际，除以两个交叉线中心的像素距离L_像素，进而得到一个系数K，K的含义为这张图片中每单位像素距离所对应的实际距离；

步骤三、根据采集图像的像素大小可以获取其中心像素坐标(X_图像中心，Y_图像中心)，图像采集模块拍摄图片时，图像的像素大小不变，因此其中心像素坐标也保持不变，因此可以分别计算出交叉线中心A和B与图像中心像素距离在X和Y方向的分量(X_A-X_图像中心，Y_A-Y_图像中心)，(X_B-X_图像中心，Y_B-Y_图像中心)；之后，再乘以系数K，从而获得交叉线中心A和B与图像中心的实际距离在X和Y方向的分量(LX_A实际，LY_A实际)，(LX_B实际，LY_B实际)，其中，LX_A实际＝K×(X_A-X_图像中心)，LY_A实际＝K×(Y_A-Y_图像中心)，LX_B实际＝K×(X_B-X_图像中心)，LY_B实际＝K×(Y_B-Y_图像中心)；

步骤四、在检测对象产生位移的另一个时刻，若检测对象发生X方向和Y方向上的位移，图像采集模块会采集到一张新的图像；通过图像识别可以获得任一两个交叉线中心的像素坐标，同样已知这两个交叉线中心实际距离，可以计算出新的系数K_新；同理，可以获得任一交叉线中心N与图像中心的实际距离在X和Y方向的分量LX_N实际新和LY_N实际新；并且，由于检测装置固定，因此采集图像的中心位置没有变化，相比于初始时刻，检测对象在X和Y方向发生的实际位移可以根据任一交叉线中心与图像中心实际距离的变化，计算得到X_实际位移＝LX_N实际新-LX_N实际，Y_实际位移＝LY_N实际新-LY_N实际，检测对象位移也可以取M个交叉线中心与图像中心实际距离的变化之和的平均值，

步骤五、若检测对象发生Z方向上的位移，目标靶上任意两个交叉线中心A和B的实际距离为L_实际，目标靶发生位移前后与镜头的距离分别为DZ₀和DZ₁，在位移发生前后采集的图像中，目标靶上两个交叉线的中心在图像中的像素距离分别为L₀和L₁；且根据成像原理，存在一个与镜头和图像感光器的距离D相关的参数P，对于固定焦距的图像采集模块，参数P的值恒定，DZ₀＝L_实际/L₀×P，DZ₁＝L_实际/L₁×P；而对于自动调焦距的相机，目标靶与镜头距离为DZ₀和DZ₁时如采用了不同的焦距，则根据焦距不同可以计算出对应的参数P₀和P₁，此时DZ₀＝L_实际/L₀×P₀，DZ₁＝L_实际/L₁×P₁，可以计算出监测对象在Z方向上的位移Z_实际位移＝DZ₀-DZ₁；由于目标靶上设计有若干个交叉线，因此，可多次选取不同的交叉线中心进行Z方向位移的计算，从而得到位移平均值