[发明专利]一种机器视觉结构位移测量方法和装置

说明书

一种机器视觉结构位移测量方法和装置，方法包括：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。

技术领域

本文涉及视频图像处理技术领域，尤指一种机器视觉结构位移测量方法和装置。

背景技术

基于数字摄像机光学测量的非接触运动识别方法，可解决传统传感器的附加质量和无线传感的不同步等问题。然而，传统机器视觉测量方法，需要在被测结构表面布置大量高对比度标记或斑纹图案，比较耗时；当待测量区域较大或者难以触及时，该方法也略显不足。另外对于传统光学测量系统而言，仅用少量能量激励待测结构可能会产生难以捕捉的细微振动响应。

一些基于相位运动放大技术的运动识别方法可解决上述问题。然而这类方法依赖于一个假设，即小的运动可以被编码为一个像素的颜色的相移，相位信息中编码的空间位移是非常有限的，这会产生相位阶跃现象。此外，相位估计是一个病态问题，其中观测噪声被放大并会传播到相位和幅值的估计，这两种情况都可能导致过度模糊。因此，需要提出一种能高效抗噪并解决相位阶跃的结构运动识别方法。

发明内容

本申请提供了一种机器视觉结构位移测量方法和装置，综合考虑相位传播的稀疏性及阶跃问题，提出了多频相位分析运动识别框架；使用基于亮度转移方程的相位展开方法，对复值可操纵金字塔的估计差进行再次修正，从而更深层地解决阶跃问题。

本申请提供了一种机器视觉结构位移测量方法，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。

一种示例性的实施例中，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。

一种示例性的实施例中，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ψ；

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，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。

一种示例性的实施例中，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：