专利汇可以提供一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,包括计算图像的灰度梯度幅值,利用灰度梯度幅值的分布寻找区间内的幅值极大值,根据极大值的个数判断图像中的感兴趣区域是否存在不同运动 位置 目标的 叠加 ;针对感兴趣区域的不同叠加情形,以提高后续 图像处理 的 精度 ;使用一种亚 像素 边缘检测 方法实现运动目标特征边缘的提取;引入目标振动模型,利用最小二乘法进行模型拟合;最后对目标振动模型进行位移误差补偿,获得虚拟正弦直线振动的时间‑位移测量曲线。本发明可避免因机械制造、运动控制等因素导致的 振动台 非理想正弦振动情形,通过Matlab编程输出标准的虚拟正弦直线振动,为基于 机器视觉 的平面运动测量提供了一种虚拟溯源途径。,下面是一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法专利的具体信息内容。
1.一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:计算图像的灰度梯度幅值,利用灰度梯度幅值的分布寻找区域内的峰值,根据峰值个数判断图像感兴趣区域内是否存在运动目标叠加;
S2:针对区域存在运动目标叠加的图像,利用光流梯度法判断运动目标的运动方向,采用不同的图像复原方法复原图像,以提高后续图像处理的精度;
S3:利用亚像素边缘检测方法完成运动目标特征边缘的提取;
S4:引入目标振动模型,使用最小二乘法进行模型拟合;
S5:对目标振动模型进行位移误差补偿,得到虚拟正弦直线振动的时间-位移测量曲线。
2.根据权利要求1所述的一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于:
所述步骤S1具体包括:
(1)运动目标感兴趣区域的确定
使用帧间差分法,确定运动目标的运动区域;为了降低噪声的影响,对获得的运动区域进行连通域分析;计算每个连通域的面积,将面积最大的两个区域作为运动目标的感兴趣区域;
(2)运动目标叠加区域的判断
在运动目标的感兴趣区域,计算灰度梯度幅值:
其中,f(x,y)为像素(x,y)处的灰度值;Ix和Iy分别为x方向和y方向上的灰度梯度;
为像素(x,y)处的梯度矢量; 为梯度矢量对应的幅值;当区域无运动目标叠加时,遍历区域的梯度幅值,只存在两个局部极大值点;当区域存在运动目标叠加时,局部极大值点数量大于两个。
3.根据权利要求1所述的一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于:
所述步骤S2具体包括:
(1)目标运动方向的确定
利用光流梯度法计算运动目标的感兴趣区域光流,该算法假定相邻两帧图像对应像素的亮度恒定,计算公式如下:
Ixu+Iyv+It=0 (2)
其中,It为图像在t时刻的灰度梯度;利用x方向上的光流u和y方向上的光流v判断目标运动方向;
(2)图像复原方法
针对背景与运动目标灰度对比强烈的图像,其中运动目标为实心矩形;假定运动目标特征边缘始终为其右边缘,且当相邻帧图像运动目标特征边缘的x坐标呈增大趋势时认为目标运动方向为正方向;对目标特征边缘领域进行灰度区域划分;针对运动方向为正方向的感兴趣区域实行最右区域灰度增强,其余区域灰度减弱;针对运动方向为负方向的感兴趣区域实行最左区域灰度增强,其余区域灰度减弱。
4.根据权利要求1所述的一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于:
所述步骤S3具体包括:
亚像素边缘检测通过Zernike矩法实现,图像f(x,y)的n阶m次Zernike矩定义为:
其中, 是在极坐标系下的单位圆内的正交n阶m次Zernike多项式;*表示复共轭;A'nm为图像旋转φ角度后的n阶m次Zernike矩;
通过3个不同阶次的Zernike矩实现亚像素边缘检测,分别为A00、A11、A20,其对应的积分核函数为:
根据公式(3)、(4)得:
图像运动目标特征边缘的亚像素位置为:
5.根据权利要求1所述的一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于:
所述步骤S4具体包括:
引入目标振动模型:
利用最小二乘法进行模型拟合。
6.根据权利要求1所述的一种标准的虚拟正弦直线振动测量方法,其特征在于:
所述步骤S5具体包括:
图像尺寸以像素为单位,故相机获取的虚拟正弦直线振动序列图像存在量化误差;显示器输出位置sd(ti)与真实位置s(ti)满足如下公式:
sd(ti)=s(ti)+Δs(ti) (8)
为了提高测量精度,需要对目标振动模型进行位移误差补偿,公式如下:
Δsc(tj)=int[sp-psin(ωv(NTtj)-π/2)]-sp-psin(ωv(NTtj)-π/2) (9)其中,sp-psin(ωv(NTtj)-π/2)表示为:振动模型在tj时刻对应的位移值;
根据公式(8)、(9)可得任意位置sd(ti)的修正值:
s'd(ti)=sd(ti)-Δsc(tj) (10)
对目标振动模型修正后,获得虚拟正弦直线振动关于时间-位移的测量曲线。
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