一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法及系统，所述方法包括：获取旋转扇叶数据；对获取的旋转扇叶数据进行点云数据预处理，根据预处理后的点云数据，利用点云配准法得出扇叶转速结果，其中，所述点云配准法通过迭代计算点云数据见得旋转矩阵获得最优解。利用事件相机拍摄无人机旋转扇叶，记录aedat4数据格式。基于事件相机的转速测量方法使用便捷，无需直接接触被测物体，也无需在被测物体上安装信号反馈装置。同时，本发明专利技术也具有较强的抗干扰性，无需测量仪器和被测量物体保持相对静止，使用者手持事件相机拍摄被测物体即可获得物体转速。物体即可获得物体转速。物体即可获得物体转速。

【技术实现步骤摘要】
一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及事件相机数据处理
，尤其涉及一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在许多工业生产领域，物体旋转的转速值是一个重要指标。在对一些产品进行质量检测时，通过测量机械运动的转速，可以判断设备当前的运行状况。当前转速测量方法主要有以下几种：基于接触式机械转速表，它让刚体运动带动转速表探头获取读数，但这类方法在一些情况下会给使用者带来人身安全的问题，如测量带有扇叶的风扇，高速旋转的电锯和一些大型的转动设备等。此外，还有一些常用的非接触式的转速测量方法，如光电码盘转速测量方法，霍尔元件转速测量法，激光转速测量方法等，但这些方法均需要在被测量物体上安装特定的信号反馈装置，如光电码盘，磁体，反光贴等，并且在测量过程中均需要测量仪器和被测量物体保持相对静止，并且这些方法还容易受温度变化和电磁干扰的影响。
[0004]当前，有一些基于视频的转速测量方法具有较强的抗干扰性，但是这些传统的CMOS和CCD相机具有较低的帧率，并且需要在感光元件累计一定数目的光子后才能成像，因此它们无法捕捉转速较高的物体。而高速摄影机虽然能捕捉高速旋转物体，但其具有高昂的成本和极大的功耗，并不能被广泛使用。与基于帧的相机不同，事件相机(Event
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based Camera)没有曝光和帧率的概念，它的每一个像素点均独立进行运算，只有当某个像素的亮度变化累计达到一定的阈值后才输出一个事件，每个事件e＝(timestamp，x，y，p)包括时间戳 (timestamp)，像素坐标(x，y)，以及事件极性(p＝0，1 ，1表示亮度增强，0表示亮度减小)。事件相机具有低延迟、高动态范围、极低功耗等特性，这使得它能在监控，环境感知和高速物体追踪等诸多特殊场景下发挥作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法及系统，本专利技术的方法具有较强的抗干扰性，无需测量仪器和被测量物体保持相对静止，使用者手持事件相机拍摄被测物体即可获得物体转速。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，包括：
[0008]获取旋转扇叶数据；
[0009]对获取的旋转扇叶数据进行点云数据预处理，
[0010]根据预处理后的点云数据，利用点云配准法得出扇叶转速结果，
[0011]其中，所述点云配准法通过迭代计算点云数据见得旋转矩阵获得最优解。
[0012]进一步地，利用事件相机拍摄无人机旋转扇叶，记录aedat4数据格式。
[0013]进一步地，所述点云数据预处理，包括将记录的数据转换为 e＝(timestamp，x，y，p)的数据形式，作为候选事件。
[0014]进一步地，从候选事件中截取时间轴上相邻的长度相同的两个事件片段，分别作为源点云和目标点云。
[0015]进一步地，所述利用点云配准法，包括使用点云配准方法计算源点云和目标点云之间的旋转矩阵。
[0016]进一步地，所述计算源点云和目标点云之间的旋转矩阵，包括查找最近点，并计算旋转矩阵的最优解。
[0017]进一步地，所述利用点云配准法，还包括通过迭代计算，将旋转矩阵转换为欧拉角并累加，得到最终旋转角度，通过转速公式得到转速结果。
[0018]一种基于事件相机和点云配准的转速测量系统，包括：
[0019]数据获取模块，被配置为，获取旋转扇叶数据；
[0020]预处理模块，被配置为，对获取的旋转扇叶数据进行点云数据预处理，
[0021]配准模块，被配置为，根据预处理后的点云数据，利用点云配准法得出扇叶转速结果，
[0022]其中，所述点云配准法通过迭代计算点云数据见得旋转矩阵获得最优解。
[0023]一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法。
[0024]一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术基于事件相机的转速测量方法使用便捷，无需直接接触被测物体，也无需在被测物体上安装信号反馈装置。同时，本专利技术也具有较强的抗干扰性，无需测量仪器和被测量物体保持相对静止，使用者手持事件相机拍摄被测物体即可获得物体转速；
[0027]使用事件相机采集高速旋转物体的数据信息，消除传统低帧率相机存在的运动模糊现象，使用迭代最近点法，能快速准确的计算出当前物体的旋转速度。此外，与传统的转速测量方法相比，本专利技术使用十分便捷，无需在被测物体上安装任何信号反馈装置，使用者手持具有较轻质量的事件相机对准被测物体即可获取读数，不会有任何使用负担。
附图说明
[0028]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0029]图1是本专利技术使用的型号为DAVIS346的事件相机实物图；
[0030]图2是传统相机捕获的四旋翼无人机机翼旋转图(a)和事件相机捕获的无人机机翼旋转图(b)的对比图；
[0031]图3是使用事件相机在单个机翼范围内捕获的一段时间内极性为负(p＝0，代表机翼)的事件流，图(a)是具体数据形式，图(b)是三维空间的表示；
[0032]图4是事件相机采集的两段相邻的点云数据实施点云配准前(a)后(b)的示例图；
[0033]图5是点云配准迭代过程中计算的旋转角度图；
[0034]图6是本专利技术使用事件相机测量物体转速的流程图。
具体实施方式：
[0035]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0036]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0037]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0038]实施例1.
[0039]如图1所示，一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，包括：
[0040]获取旋转扇叶数据；
[0041]对获取的旋转扇叶数据进行点云数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，包括：获取旋转扇叶数据；对获取的旋转扇叶数据进行点云数据预处理；根据预处理后的点云数据，利用点云配准法得出扇叶转速结果；其中，所述点云配准法通过迭代计算点云数据见得旋转矩阵获得最优解。2.如权利要求1所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，利用事件相机拍摄无人机旋转扇叶，记录aedat4数据格式。3.如权利要求2所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，所述点云数据预处理，包括将记录的数据转换为e＝(timestamp,x,y,p)的数据形式，作为候选事件。4.如权利要求3所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，从候选事件中截取时间轴上相邻的长度相同的两个事件片段，分别作为源点云和目标点云。5.如权利要求4所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，所述利用点云配准法，包括使用点云配准方法计算源点云和目标点云之间的旋转矩阵。6.如权利要求5所述的一种基于事件相机和点云配准的转速测量方法，其特征在于，所述计算源点云和目标点云之间的旋转矩阵，包括查找...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈益冉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：