[发明专利]一种机器视觉结构位移测量方法和装置

权利要求书

1.一种机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，包括：

将结构运动视频转化为图像序列；

采用复值可操纵金字塔模型将所述图像序列进行空域分解，得到初始相位差信息；

根据所述初始相位差信息进行相位恢复处理，得到绝对相位差信息；

根据所述绝对相位差信息进行相位展开处理，得到最终相位差信息；

根据所述最终相位差信息确定结构位移。

2.根据权利要求1所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述将结构运动视频转化为图像序列后，方法还包括：

将所述图像序列从RGB颜色空间转换到YIQ颜色空间，使用如下公式：

其中，Y是亮度信号，I是人眼敏感的色彩色差信号，Q是人眼不敏感的色差信号，R是红色通道图像信号，G是绿色通道图像信号，B是蓝色通道图像信号。

3.根据权利要求1所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述采用复值可操纵金字塔模型将所述图像序列进行空域分解，得到初始相位差信息，包括：

采用复值可操纵金字塔模型将转换到YIQ颜色空间的视频进行空域分解，得到每个频率下的多帧图像；

针对每个频率，分别将每帧图像的相位信息与第一帧图像的相位信息进行相减，得到每帧图像对应的初始相位差信息；

其中，所述复值可操纵金字塔模型为：

上述模型中，A是幅度，ψ是初始相位差信息，θ是频率，是卷积计算，是表示频率为θ的卷积核的实数部分，是表示频率为θ的卷积核的虚数部分，I是图像。

4.根据权利要求3所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述根据所述初始相位差信息进行相位恢复处理，得到绝对相位差信息，包括：

根据所述初始相位差信息，利用二次残差罚条件似然函数，得到绝对相位差信息；

其中，所述绝对相位差为：

其中，k是整数，是绝对相位差，u_o,λ是多频率目标复指数，是包裹相位，μ_λ是无量纲的相对频率，λ是相位观测值，是目标绝对幅度，k_λ是整数。

5.根据权利要求3所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述根据所述绝对相位差信息进行相位展开处理，得到最终相位差信息，包括：

步骤1.根据所述绝对相位差信息确定初始展开相位差；

步骤2.根据所述初始展开相位差计算初始整数估计值；

步骤3.根据所述初始整数估计值和所述绝对相位差信息确定第二展开相位差；

步骤4.计算所述第二展开相位差与所述初始展开相位差的残差，并根据该残差计算得到修正的展开相位差；

步骤5.根据所述修正的展开相位差更新所述初始展开相位差，并计算出第二整数估计值；

步骤6.若abs(g₁-g₂)0，使得g₁＝g₂，则重复执行步骤1-5；

否则，将第二展开相位差作为最终相位差；其中，g₁是初始整数估计值，g₂是第二整数估计值。

6.根据权利要求5所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述根据该残差计算得到修正的展开相位差，包括：

通过相位展开模型根据该残差计算得到修正的展开相位差；

其中，所述相位展开模型为：

其中，DCT是离散余弦变换，IDCT是逆离散余弦变换，ξ是残差，φ_c是修正的展开相位差，X和Y分别是图像在x和y方向上的长度。

7.根据权利要求6所述的机器视觉结构位移测量方法，其特征在于，所述根据所述最终相位差信息确定结构位移，包括：

根据所述最终相位差信息确定结构运动响应；

根据运动响应、通过待测量结构的长度与待测量结构在图像中跨越的像素数量的比率转换为结构位移。