振动测量方法、系统、计算机设备和存储介质技术方案

技术编号:24494077 阅读:26 留言:0更新日期:2020-06-13 02:20
本发明专利技术涉及一种振动测量方法、系统、计算机设备和存储介质,通过面阵相机拍摄贴附于被测物上的靶标,从视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,获取第一直线和第二直线;获取第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置和在视平面坐标系的位置;从第一投影直线和第二投影直线中取至少3个不在同一直线上的目标点,根据目标点在靶标坐标系和视平面坐标系中的坐标,计算视平面坐标系到靶标坐标系的旋转矩阵和平移向量。本发明专利技术利用一台面阵相机即可完成振动测量,测量方法简单且便于实际应用;本发明专利技术采集面阵相机图像传感器视平面上两列或两行一维图像作为原始数据,极大地减少了实际数据读取量,从而提升了数据采集频率。

Vibration measurement method, system, computer equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
振动测量方法、系统、计算机设备和存储介质
本专利技术涉及视频测振的
,特别是涉及一种振动测量方法、系统、计算机设备和存储介质。
技术介绍
视频测振技术是一种基于白光成像技术的非接触式振动测量方法,这种方法用CCD/CMOS相机连续采集待测物体(一般粘贴有特殊靶标)的图像序列,然后用图像分析算法得到靶标的振动信息。视频测振技术的关键是对靶标图像的采集和分析。目前绝大多数视频测振系统需要采用面阵相机作为靶标图像采集设备。现有技术中,面阵式视频测振系统,为了获得三维振动参数,通常需要两台面阵相机,根据双面视觉的原理,两台相机在测试前需要对相机内外参数进行标定。用两台标定好内外参数的面阵相机获取被测区域上靶标的两个二维图像序列,根据立体视觉原理,重建出被测点的三维运动,即得到振动曲线。然而现有技术中基于面阵相机的测振系统以二维图像作为原始数据,二维图像庞大的数据量限制了这类系统的数据采集速率,同时需要两台高速相机,测试成本十分昂贵,且设备体积和质量均较大,也为其在实际测振应用中带来很大不便。因此,目前基于面阵相机的视频测振系统无法满足高速振动的测量需求。
技术实现思路
基于此,有必要针对两台高速相机测试成本昂贵、测试不便的问题,提供一种振动测量方法、系统、计算机设备和存储介质。一种振动测量方法,包括以下步骤:通过面阵相机拍摄贴附于被测物上的靶标,采集面阵相机图像传感器视平面上的图像,从视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,根据两列或两行一维图像获取第一直线和第二直线;第一直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第一投影直线,第二直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第二投影直线;在视平面上建立视平面坐标系,在靶标平面上建立靶标坐标系,获取第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置;获取第一投影直线和第二投影直线在视平面坐标系的位置;从第一投影直线和第二投影直线中取至少3个不在同一直线上的目标点,根据目标点在靶标坐标系和视平面坐标系中的坐标,计算视平面坐标系到靶标坐标系的旋转矩阵和平移向量。上述方法,利用一台面阵相机即可完成振动测量,仅需标定一台面阵相机,测量方法简单且便于实际应用;同时,上述方法采集面阵相机图像传感器视平面上两列或两行一维图像作为原始数据,极大地减少了实际数据读取量,从而提升了数据采集频率。在其中一个实施例中,从视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,根据两列或两行一维图像获取第一直线和第二直线,包括:从视平面上的图像中选取两列一维图像,若一维图像的宽度大于一个像素单元时,对两列一维图像分别进行拟合,得到第一直线和第二直线;或;从视平面上的图像中选取两行一维图像,若一维图像的宽度大于一个像素单元时,对两行一维图像分别进行拟合,得到第一直线和第二直线。在其中一个实施例中,获取第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置,包括:获取第一投影直线在靶标坐标系的位置的步骤:获取第一直线与视平面上靶标图像的交点在视平面坐标系的坐标,第一直线与视平面上靶标图像的交点至少五个;获取靶标的几何关系;根据第一直线与视平面上靶标图像的交点在视平面坐标系的坐标,结合靶标的几何关系,获取第一投影直线与靶标的交点在靶标坐标系的坐标,第一投影直线与靶标的交点至少五个;根据第一投影直线与靶标的交点在靶标坐标系的坐标,获取第一投影直线在靶标坐标系的位置;获取第二投影直线在靶标坐标系的位置的步骤:与获取第一投影直线在靶标坐标系的位置的步骤相对应。在其中一个实施例中,获取第一投影直线和第二投影直线在视平面坐标系的位置,包括:获取第一投影直线在视平面坐标系的位置的步骤:获取面阵相机的内参数;结合第一直线与视平面上靶标图像的交点在视平面坐标系的坐标、第一投影直线与靶标的交点在靶标坐标系的坐标和面阵相机的内参数,获取第一投影直线与靶标的交点在视平面坐标系的坐标;根据第一投影直线与靶标的交点在视平面坐标系的坐标获取第一投影直线在视平面坐标系的位置;获取第二投影直线在视平面坐标系的位置的步骤:与获取第二投影直线在视平面坐标系的位置的步骤相对应。在其中一个实施例中,靶标包括至少五条靶线,其中,至少三条靶线相交。一种用于实现上述振动测量方法的系统,包括:贴于被测物上的靶标、布置在靶标对面的面阵相机和控制中心;面阵相机具有多ROI功能;控制中心连接面阵相机,用于设置面阵相机参数,接收面阵相机数据,获取振动测量的结果。上述系统,采用具有多ROI功能的面阵相机,在图像采集时,只需要相机采集两(行)列数据,数据量比原来的二维图像低3个量级,因此理论上数据采集速度可提高3个量级。在其中一个实施例中,靶标包括多条直线靶线和/或曲线靶线。在其中一个实施例中,靶标为五线靶标,包括第一靶线、第二靶线、第三靶线、第四靶线和第五靶线,第一靶线、第二靶线、第三靶线、第四靶线和第五靶线为直线,其中,第一靶线、第三靶线和第五靶线互相平行,第二靶线、第三靶线和第四靶线相交于一点。在其中一个实施例中,靶标为五线靶标,包括第一靶线、第二靶线、第三靶线、第四靶线和第五靶线,第一靶线、第二靶线、第三靶线是直线,第一靶线、第二靶线、第三靶线相交于一点,第四靶线和第五靶线为曲线,第四靶线和第五靶线分别与第一靶线、第二靶线、第三靶线相交。一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现如上述振动测量方法。一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述振动测量方法。附图说明图1为双目测振系统原理示意图;图2为双目测振系统测量结果示意图;图3为一个实施例中振动测量方法的流程图;图4为一个实施例中五线靶标的示意图;图5为一个实施例中五线靶标的示意图;图6为一个实施例中采集面阵相机图像传感器视平面上的图像的示意图;图7为一个实施例中直线LR在五线靶标平面上的位置示意图;图8为一个实施例中直线LR在面阵相机图像传感器视平面上的位置示意图;图9为一个实施例中直线LI在五线靶标平面上的位置示意图;图10为一个实施例中直线LI在面阵相机图像传感器视平面上的位置示意图;图11为一个实施例中实验测量的六自由度位姿信息。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。需要说明的是,本专利技术实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序,可以理解地,“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动测量方法,其特征在于,包括以下步骤:/n通过面阵相机拍摄贴附于被测物上的靶标,采集面阵相机图像传感器视平面上的图像,从所述视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,根据所述两列或两行一维图像获取第一直线和第二直线;/n所述第一直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第一投影直线,所述第二直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第二投影直线;/n在视平面上建立视平面坐标系,在靶标平面上建立靶标坐标系,获取所述第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置;/n获取所述第一投影直线和第二投影直线在视平面坐标系的位置;/n从所述第一投影直线和第二投影直线中取至少3个不在同一直线上的目标点,根据所述目标点在所述靶标坐标系和所述视平面坐标系中的坐标,计算所述视平面坐标系到所述靶标坐标系的旋转矩阵和平移向量。/n

【技术特征摘要】
1.一种振动测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过面阵相机拍摄贴附于被测物上的靶标,采集面阵相机图像传感器视平面上的图像,从所述视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,根据所述两列或两行一维图像获取第一直线和第二直线;
所述第一直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第一投影直线,所述第二直线通过面阵相机的光心形成的投影与靶标平面相交于第二投影直线;
在视平面上建立视平面坐标系,在靶标平面上建立靶标坐标系,获取所述第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置;
获取所述第一投影直线和第二投影直线在视平面坐标系的位置;
从所述第一投影直线和第二投影直线中取至少3个不在同一直线上的目标点,根据所述目标点在所述靶标坐标系和所述视平面坐标系中的坐标,计算所述视平面坐标系到所述靶标坐标系的旋转矩阵和平移向量。


2.根据权利要求1所述的振动测量方法,其特征在于,从所述视平面上的图像中选取两列或两行一维图像,根据所述两列或两行一维图像获取第一直线和第二直线,包括:
从所述视平面上的图像中选取两列一维图像,若所述一维图像的宽度大于一个像素单元时,对所述两列一维图像分别进行拟合,得到所述第一直线和第二直线;
或;
从所述视平面上的图像中选取两行一维图像,若所述一维图像的宽度大于一个像素单元时,对所述两行一维图像分别进行拟合,得到所述第一直线和第二直线。


3.根据权利要求1所述的振动测量方法,其特征在于,获取所述第一投影直线和第二投影直线在靶标坐标系的位置,包括:
获取所述第一投影直线在靶标坐标系的位置的步骤:
获取所述第一直线与视平面上靶标图像的交点在视平面坐标系的坐标,所述第一直线与视平面上靶标图像的交点至少五个;
获取所述靶标的几何关系;
根据所述第一直线与视平面上靶标图像的交点在视平面坐标系的坐标,结合所述靶标的几何关系,获取所述第一投影直线与靶标的交点在靶标坐标系的坐标,所述第一投影直线与靶标的交点至少五个;
根据所述第一投影直线与靶标的交点在靶标坐标系的坐标,获取所述第一投影直线在靶标坐标系的位置;
获取所述第二投影直线在靶标坐标系的位置的步骤:与所述获取所述第一投影直线在靶标坐标系的位置的步骤相对应。


4.根据权利要求3所述的振动测量方法,其特征在于,获取所述第一投影直...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱海斌马少鹏马沁巍
申请(专利权)人:浙江清华柔性电子技术研究院
类型:发明
国别省市:浙江;33

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