[发明专利]一种高温环境下物体变形测量方法

摘要

本发明公布了一种高温环境下物体变形测量方法，首先对于表面区域亮度差异较大的物体进行不同光衰减率下的图像采集，并在此基础上提出不同光衰减率下图像系列的合成方法，进而在合成图像的基础上进行变形信息的获取。该方法消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下表面温度梯度较大的物体的变形的测量，填补了高温环境下表面亮度差异较大的物体的变形测量的空缺，为目前高超声速飞行器的发动机、鼻锥、前缘的考核提供重要参考依据。

主权项

1.一种高温环境下物体变形测量方法，该方法使用具有可自动调节衰减率的滤光片或滤光片组的图像采集装置采集被测物体的图像，包括以下步骤：1)在使被测物体清晰成像的情况下，将图像采集装置中的滤光片或滤光片组的衰减率调节到最低作为初始衰减率，并保证此衰减率下物体表面最暗部位所成图像亮度适中；2)在一个测试周期内，对被测物体采集初始衰减率下的图像一张，然后自动调节滤光片或滤光片组的衰减率，将其提高至一固定数值，采集图像；重复以上调节衰减率和采集图像操作，直到遍历所有设定的衰减率并回到初始衰减率，至此，所采集图像称为一组图像序列；然后再次从初始衰减率开始采集下一组图像序列，直至测试结束；采集每一组图像序列的时间内，被测物体表面无明显变化；3)对于每一组图像序列，首先分析第一幅图像，将灰度值在≥Th的像素点的集合定义为高光区域，存储高光区域的坐标点数据；用第二幅图像中位于高光区域坐标上且灰度值小于Th的点的灰度值代替第一幅图像中对应点的灰度值，并将替换后的点的坐标从高光区域中剔除，形成新的高光区域；然后用第三幅图像中位于高光区域坐标上且灰度值小于Th的点的灰度值代替第一幅图像中对应点的灰度值，并将替换后的点的坐标从高光区域中剔除，形成新的高光区域；依此类推，直到该组图像序列中的最后一幅图像；至此，由该组图像序列生成了一幅物体表面图像灰度值非饱和的新的图像；对各组图像序列进行相同操作，得到测试的不同时刻的物体表面非饱和灰度值的图像；4)以第一组图像序列得到的非饱和灰度值的图像为初始图像，后续各组得到的非饱和灰度值的图像为测试过程中图像，将每张图像相应分成若干子区，利用数字图像相关方法对测试过程中图像和初始图像进行对比分析，初始图像的每一点(x,y)具有一个灰度值f(x,y)，测试过程中图像每一点(x′,y′)具有一个新的灰度值g(x′,y′)，对于每个子区计算以下相关函数：其中：(x,y)表示变形前的坐标，(x′,y′)表示变形后的坐标，M表示选定的图像子区宽度的一半，f(x,y)表示变形前的灰度值函数，g(x′,y′)表示变形后的灰度值函数，f_m表示变形前的平均灰度值，g_m表示变形后的平均灰度值，其中u、v分别表示水平和竖直方向的位移，表示相关函数，通过对相关函数求极值，可求得每一点的位移(u,v)，从而得到物体的变形信息。