[发明专利]基于数字图像快速匹配算法的位移传感器

权利要求书

1.一种基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，包括：

收容各部件的壳体；

图像采集系统，接收光线并将图像信号转换成数字信号，并基于硬件描述语言图像处理器，采用数字图像快速匹配算法，计算连续两张图像偏移量；

光照装置，设置在所述图像采集系统和所述可连续移动的图像采集界面反射光线的途径处，发出光线，经光学镜头形成有效的光学路径；

可连续移动的图像采集界面，接收所述光照装置发射出的光线并反射至所述图像采集系统；

控制处理系统，分别和所述图像采集系统、光照装置连接。

2.根据权利要求1所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述光照装置和所述可连续移动的图像采集界面之间设置透明固件。

3.根据权利要求1所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述图像采集系统包括图像处理器和成像系统。

4.根据权利要求3所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述图像处理器为实现图像位置变换算法的基于硬件描述语言的图像处理器CPLD或FPGA或ASIC。

5.根据权利要求3所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述成像系统包括光/电转换装置、A/D转换装置、同 步装置和扫描装置，所述光/电转换装置接收对所述可连续移动的图像采集界面反射光线进行光电转换，所述A/D转换装置将上述光/电转换装置输出的电信号转换成数字信号输出，所述同步装置可将所述光/电转换装置、A/D转换装置、扫描装置动作同步，所述扫描装置可通过对整幅图像的扫描将被采集对象空间坐标离散，并获得每一个采样点的光强度值。

6.根据权利要求1所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述光照系统由光源和一组光学镜头组成。

7.根据权利要求6所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，若被测物感光表面材料为一般粗糙纹理，则所述光照装置使用可见光源或红外光源；若被测物感光表面材料为玻璃或金属等较光滑表面，则所述光照装置使用激光光源。

8.根据权利要求1所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述控制处理系统包括控制器、储存电路、显示电路和通信电路，所述控制器通过接插件和所述图像采集系统以及光照装置相连接。

9.一种使用所述基于数字图像快速匹配算法的位移传感器的位移测量方法，其特征在于，步骤包括：

（1）将控制器初始化；

（2）打开光照装置；

（3）读取图像处理器存储单元，获取当前图像和前一帧图像相比较的横向位移偏移量x、纵向位移偏移量y； 

（4）判断x、y是否发生变化；

（5）若否，则放弃记录本次的x、y；

（6）若是，记录此时x和y的值；

（7）与上一次储存器记录的位移量进行相关计算，得到当前横向位移量和纵向位移量。

10.根据权利要求9所述的基于数字图像快速匹配算法的位移传感器，其特征在于，所述位移偏移量的计算如下所示：

设f(n₁,n₂)表示一个M×N的实际图像,g(n₁,n₂)表示一个M×N的参考图像，|x|和|y|表示实际图像相对于参考图像在X轴和Y轴偏移量，R(x,y)表示相交图像匹配度量值，(i,j)为实时图像和参考图像相交图像像素点坐标。实时图像相对参考图像的位移分别对应四个象限的表达式如下： 

第一象限：

第二象限：

第三象限： 

第四象限：

。