一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法技术
【技术实现步骤摘要】
一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法
本专利技术涉及数字图像处理和图像精密测量的
，尤其是指一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法。
技术介绍
柔顺定位平台在微纳操作领域中占据了重要的地位。由于柔顺机构的存在，使得该定位平台具有无需装配，连接铰链少，良好的润滑，无摩擦等特点，目前已被广泛应用在微外科手术，微装配和微制造等领域中。国内外有很多学者对柔顺定位平台做了研究。一般地，我们评价柔顺定位平台的性能时，把位移作为一项非常重要的指标。然而由于柔顺机构的特殊结构，使得测量微位移变得异常困难，传统的测量方法将不再适用。目前我们常采用的测量微位移的方法主要有:1)电容式位移传感器：测量分辨率达纳米级，使用时需要与一些辅助件如放大器或外接振荡器等配合使用，辅助件的数目也随测量自由度的增加而增加，从而造成测量不便。2)激光干涉仪：测量精度同样可以达到纳米级，但是该系统仅能在同一时刻测量一个自由度上的位移，如果有多个自由度上的待测目标时，每次测量结束后，需要重新调整该系统中激光源、干涉镜和反射镜的位置进行下一个自由度的测量，调整过程比较复杂。3)基于计算机视觉的方法：分辨率达...
【技术保护点】
一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用RPT算法分别获取模板图像和待测图像的圆投影向量；2)重建圆投影向量模型并对步骤1)中获取的两个圆投影向量分别校正噪声干扰项和光照干扰项；3)利用归一化相关函数和匹配位置验证策略寻找步骤2)中相似性最大位置，即为整数级像素的位移；4)利用步骤3)的结果，进一步采用基于图像梯度函数的亚像素算法获取亚像素级的位移；5)根据步骤3)与步骤4)的结果计算得到最终位移值。
【技术特征摘要】
1.一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用RPT算法分别获取模板图像和待测图像的圆投影向量；2)重建圆投影向量模型并对步骤1)中获取的两个圆投影向量分别校正噪声干扰项和光照干扰项；3)利用归一化相关函数和匹配位置验证策略寻找步骤2)中相似性最大位置，即为整数级像素的位移；4)利用步骤3)的结果，进一步采用基于图像梯度函数的亚像素算法获取亚像素级的位移；5)根据步骤3)与步骤4)的结果计算得到最终位移值。2.根据权利要求1所述的一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法，其特征在于：在步骤1)中，分别计算模板图像和待测图像的圆投影向量，包括以下步骤：1.1)在极坐标系中表示选取尺寸大小为M×N的模板图像，并在直角坐标系中表示为T(x,y)，进一步地转换到在极坐标系中表示，如下：x＝r·cosθy＝r·sinθ式中，θ表示夹角，(x,y)为模板图像中像素点的坐标，(xc,yc)为模板图像的中心坐标，r为半径，R为模板图像长和宽中的最小值，(int)表示取整运算；1.2)获得圆投影向量的表达式计算模板图像在半径为r处的圆投影向量，如下：式中，T(r,θ)表示模板图像在半径为r，夹角为θ处的像素值，Sr为落在半径r上所有像素的个数，HT(r)为半径r处的圆投影向量；因此，模板图像和待测图像的圆投影向量通过下式进行描述，如下：HT＝[HT(0),HT(1),...,HT(R)]HS＝[HS(r1),HS(r2),...,HS(rN)]式中，HT表示模板图像的圆投影向量，HS待测图像的圆投影向量，rT为模板图像长和宽中的最小值的1/2，rS为待测图像长和宽中的最小值的1/2。3.根据权利要求1所述的一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法，其特征在于：在步骤2)中，重建圆投影向量模型，并校正噪声干扰项和光照干扰项，具体步骤如下：2.1)提出一种同时存在噪声干扰项和光照干扰项的圆投影向量模型，如下：H*＝(αH+I)*N式中，H表示校正前的圆投影向量，H*为校正后的圆投影向量，(αH+I)为光照干扰项，α为线性拉伸因子，I为灰度值的偏置，N为噪声干扰项；2.2)对重建后的圆投影向量模型使用双边滤波算法校正噪声干扰项；2.3)对重建后的圆投影向量模型使用下式校正光照干扰项，如下：式中，Horiginal(i)表示初始待校正的圆投影向量，H1(i)为第一步校正后的圆投影向量，H2(i)为第二步校正后的圆投影向量，Hf(i)为最终校正后的圆投影向量，CR为RPT算法中将R划分的个数，i为第i层，ω为保证log函数有意义的大于0的值，k为一个计数的变量；完成上述计算后，得到校正后模板图像的圆投影向量HTf和校正后待测图像的圆投影向量HSf。4.根据权利要求1所述的一种柔顺定位平台位移的鲁棒测量方法，其特征在于：在步骤3)中，利用归一化相关函数和匹配位置验证策略寻找步骤2)中相...
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