一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)。其包括外部方位標(biāo)志、光源、CCD攝像機、相機支架和圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置；外部方位標(biāo)志安帖在待測散斑平面中部；光源安裝在CCD攝像機的鏡頭前端并與其同軸；CCD攝像機固定在相機支架上，與圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置相連接；相機支架用于固定CCD攝像機和光源并保證其相對固定位姿關(guān)系；圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置同時與光源、CCD攝像機通過導(dǎo)線相連。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠在散斑相關(guān)方法變形測量過程中對采集散斑圖像進行初始姿態(tài)估計、對待矯正散斑圖上的外部方位標(biāo)志進行快速識別定位并解算三維坐標(biāo)，以提高散斑應(yīng)變測量的靈敏度和速度，并且在一定程度上提高了變形測量的可靠性。
【專利說明】一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于散斑相關(guān)方法變形測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]視覺測量是機械系統(tǒng)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐之一，是人類認(rèn)識自然現(xiàn)象和解決工程問題的重要手段之一，在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。近年來，基于數(shù)字散斑圖像相關(guān)的變形測量技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代視覺測量領(lǐng)域引人矚目的測試方法，他綜合了幾何光學(xué)非接觸傳感、激光優(yōu)良相干性和方向性，以及電子學(xué)和計算機信息處理能力強等的技術(shù)特點和優(yōu)勢，成為當(dāng)前研究應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的主流測量手段之一。憑借其快速、非接觸、高精度、適應(yīng)性好等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、軍工、航空航天等前沿領(lǐng)域。
[0003]目前主要的變形測量有電阻應(yīng)變測量方法和光測力學(xué)變形測量方法。隨著科技的發(fā)展，電阻應(yīng)變測量不足之處尤為凸顯，比如應(yīng)變片需要粘貼在試件表面，這種接觸測量的附加剛度和質(zhì)量以及對結(jié)構(gòu)的局部損傷是不能忽略的。此外，難以對小試件或軟物質(zhì)測量、電阻應(yīng)變測量是點測量方法、應(yīng)變片的應(yīng)變測量范圍有限等成為制約其發(fā)展的瓶頸。光測力學(xué)變形測量方法有全息干涉、散斑照相術(shù)、電子散斑干涉法、云紋方法以及數(shù)字散斑相關(guān)法。一般為非接觸的場測量方法，可獲得變形場，而且可測量大變形。但是，大多數(shù)光測力學(xué)變形測量方法也存在一些不足，比如要求使用激光作為光源，對測量環(huán)境要求較高；當(dāng)用于復(fù)雜環(huán)境測量(如現(xiàn)場測量)時，一些光測方法的穩(wěn)定性難以保證，甚至方法的實施也不可能。與其它光測力學(xué)變形測量方法相比，數(shù)字散斑相關(guān)法的優(yōu)勢尤為突出，數(shù)字散斑相關(guān)法是視覺測量諸多方法中的一種，它采用圖像傳感作為測量信息的獲得手段，以圖像作為測量信息的源頭和載體，除具有視覺測量的固有特點外，還具有圖像信息量大、容錯性好等特點，對于實現(xiàn)多參數(shù)、自動化、快速測量具有更加突出的優(yōu)勢。但是，由于圖像采集過程中相機與待測散斑平面姿態(tài)難以精密控制，故采集圖像存在一定的畸變失真，這對后續(xù)圖像的網(wǎng)格劃分、相關(guān)計算、搜索方式、亞像素定位和灰度重現(xiàn)等具有很大的影響，甚至引入巨大的測量誤差，從而降低了散斑變形測量的精度和速度。針對上述變形測量過程中出現(xiàn)的問題，如何克服散斑變形測量中CCD攝像機光軸與待測散斑物平面不垂直帶來的影響，并且能夠快速檢測出散斑圖像上特征點的三維坐標(biāo)和姿態(tài)信息，如何第一時間將采集的散斑圖像進行校正再進行相關(guān)計算都是需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)包括:夕卜部方位標(biāo)志、光源、CXD攝像機、相機支架和圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置；
[0006]其中:外部方位標(biāo)志安帖在待測散斑平面中部，用于測量待測散斑平面的特征控制點三維坐標(biāo)及姿態(tài)；
[0007]光源安裝在CCD攝像機的鏡頭前端并與其同軸，用于為散斑圖像采集提供均勻、穩(wěn)定的光照條件；
[0008]C⑶攝像機固定在相機支架上，其與圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置相連接，用于采集散斑相關(guān)方法變形測量的散斑圖像，并將圖像信息傳送給圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置；
[0009]相機支架用于固定CXD攝像機和光源并保證其相對固定位姿關(guān)系，從而使CXD攝像機能采集到待測散斑平面；
[0010]圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置同時與光源、CXD攝像機通過導(dǎo)線相連，用于對CXD攝像機采集的圖像信息進行計算和處理，并實時進行顯示。
[0011]所述的光源采用Metz的15MS-1環(huán)閃光源；CCD攝像機采用FLI的proline-50100。
[0012]本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)能夠在散斑相關(guān)方法變形測量過程中對采集散斑圖像進行初始姿態(tài)估計、對待矯正散斑圖上的外部方位標(biāo)志進行快速識別定位并解算三維坐標(biāo)，以提高散斑應(yīng)變測量的靈敏度和速度，并且在一定程度上提高了變形測量的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)進行詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)包括:外部方位標(biāo)志1、光源2、CXD攝像機3、相機支架4和圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5 ；
[0016]其中:外部方位標(biāo)志I安帖在待測散斑平面中部，用于測量待測散斑平面的特征控制點三維坐標(biāo)及姿態(tài)，有助于CCD攝像機3快速、準(zhǔn)確獲得方位標(biāo)志信息；
[0017]光源2安裝在CCD攝像機3的鏡頭前端并與其同軸，用于為散斑圖像采集提供均勻、穩(wěn)定的光照條件，有助于CCD攝像機3獲得可靠的、高質(zhì)量的散斑圖像；
[0018]CXD攝像機3固定在相機支架4上，其與圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5相連接，用于采集散斑相關(guān)方法變形測量的散斑圖像，并將圖像信息傳送給圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5，通過散斑圖像上外部方位標(biāo)志解算出三維坐標(biāo)及姿態(tài)；
[0019]相機支架4用于固定CXD攝像機3和光源2并保證其相對固定位姿關(guān)系，從而使CCD攝像機3能采集到待測散斑平面；
[0020]圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5同時與光源2、CXD攝像機3通過導(dǎo)線相連，用于對CXD攝像機3采集的圖像信息進行計算和處理，并實時進行顯示。
[0021]所述的光源2采用Metz的15MS-1環(huán)閃光源；(XD攝像機采用FLI的proline-50100。
[0022]現(xiàn)將本發(fā)明提供的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)工作原理闡述如下:當(dāng)需要對物體變形進行散斑測量時，首先將本散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正裝置放置在待變形測量物體一側(cè)，將外部方位標(biāo)志I安帖在待測物中部，并使光源2套在CCD攝像機3鏡頭上，同時使光源2的中心與CCD攝像機3的光軸重合，然后對準(zhǔn)待測物體散斑平面，開啟本裝置進行變形測量。散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正過程中，CXD攝像機3在光源2的照射下采集待測物數(shù)字散斑圖像數(shù)據(jù)，然后傳送給圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5 ;圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置5利用其內(nèi)安裝的軟件采用本裝置相對于外部方位標(biāo)志的姿態(tài)估計算法、坐標(biāo)變換方法等對CCD攝像機3采集并傳送的數(shù)字散斑圖像數(shù)據(jù)進行分析和處理，從而快速定位并獲得散斑平面上的外部方位標(biāo)志的三維坐標(biāo)和姿態(tài)，從而解算出矯正變換式進行散斑圖像矯正。
【權(quán)利要求】
1.一種散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)，其特征在于:其包括:外部方位標(biāo)志(I)、光源(2 )、CXD攝像機(3 )、相機支架(4 )和圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置(5 ); 其中:外部方位標(biāo)志(I)安帖在待測散斑平面中部，用于測量待測散斑平面的特征控制點三維坐標(biāo)及姿態(tài)； 光源(2)安裝在CCD攝像機(3)的鏡頭前端并與其同軸，用于為散斑圖像采集提供均勻、穩(wěn)定的光照條件； CXD攝像機(3)固定在相機支架(4)上，其與圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置(5)相連接，用于采集散斑相關(guān)方法變形測量的散斑圖像，并將圖像信息傳送給圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置(5)；相機支架(4)用于固定CCD攝像機(3)和光源(2)并保證其相對固定位姿關(guān)系，從而使CCD攝像機(3)能采集到待測散斑平面； 圖像數(shù)據(jù)采集處理裝置(5 )同時與光源(2 )、CXD攝像機(3 )通過導(dǎo)線相連，用于對CXD攝像機(3)采集的圖像信息進行計算和處理，并實時進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散斑相關(guān)方法變形測量圖像矯正系統(tǒng)，其特征在于:所述的光源(2)采用Metz的15MS-1環(huán)閃光源；CCD攝像機采用FLI的proline-50100。
【文檔編號】G01B11/00GK103673912SQ201310680265
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】于之靖, 陶洪偉 申請人:中國民航大學(xué)