[发明专利]一种高速运动物体的图像测量方法及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种高速运动物体的图像测量方法，包括：在被测物体的表面上设置待测标记组件，布置测量系统，测量系统包括计算单元和至少两个低速相机；在被测物体做高速周期运动时，布置外部传感器根据待测标记组件采集被测物体的运动信号，并输入到计算单元；计算单元根据运动信号计算得到被测物体的运动周期；将运动周期等分为n份细分周期，作为周期偏移量，并根据运动周期和周期偏移量来控制至少两个低速相机的触发时间以使得至少两个低速相机分别获取至少n幅运动图像；根据多幅运动图像对被测物体进行多个运动状态的三维重建；根据三维重建的结果计算得到被测物体的动态变形场。本发明实现了低成本、高可控性地对高速运动物体进行图像测量。

技术领域

本发明涉及计算机视觉与图像处理领域，尤其涉及一种高速运动物体的图像测量方法。

背景技术

高速运动物体的变形测量长期困扰着工程技术领域，主要原因是难以在可接受成本和数据完整性之间获得一个折中。一方面，从直观思维来说，高速运动以专业高速相机(如500帧/s以上)拍摄为佳，再辅以一定的图像处理和大数据并行计算单元，即可得到丰富的运动过程变形信息。然而，高速相机及由其组建的双目系统或多目系统总成本动辄几十万到上百万，这给高速运动图像采集及测量带来了极大的局限，难以大规模推广。另一方面，相比之下，普通工业相机(10～30帧/s)的价格则十分低廉，受到工程测量的广泛应用，但因其帧率低，仅能拍摄稀疏的高速运动图像，无法捕获完整的高速运动数据，从而不能借以恢复高速运动信息，因而现有技术中还不能直接用于高速运动的图像采集和测量。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种高速运动物体的图像测量方法，通过采用普通工业相机即可实现高速运动物体的图像采集和测量，实现了低成本、高可控性地对高速运动物体进行图像测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种高速运动物体的图像测量方法，包括以下步骤：

S1：在被测物体的表面上设置待测标记组件，并布置测量系统，其中，所述测量系统包括计算单元和至少两个低速相机；

S2：在所述被测物体做高速周期运动时，布置外部传感器根据所述待测标记组件采集所述被测物体的运动信号，并将所述运动信号输入到所述计算单元；

S3：所述计算单元根据所述运动信号计算得到所述被测物体的运动周期；

S4：将所述运动周期等分为n份细分周期，并以所述细分周期作为周期偏移量，根据所述运动周期和所述周期偏移量来控制至少两个所述低速相机的触发时间以使得至少两个所述低速相机分别获取至少n幅运动图像，n为大于1的整数；

S5：根据多幅所述运动图像对所述被测物体进行多个运动状态的三维重建；

S6：根据三维重建的结果计算得到所述被测物体的动态变形场。

优选地，步骤S1中在被测物体的表面上设置待测标记组件具体包括：静止状态下，在被测物体的表面的第一区域上粘贴反光标记条，并在所述被测物体的表面的第二区域上先采用白色喷漆喷制散斑基底，再采用黑色喷漆喷制散斑，其中，所述第一区域和所述第二区域为两个不同的区域。

优选地，步骤S2中布置外部传感器根据所述待测标记组件采集所述被测物体的运动信号具体包括：将所述外部传感器正对所述被测物体，使得在所述被测物体做高速周期运动时，所述外部传感器打到所述待测标记组件上的光束反射回光信号；所述外部传感器接收所述光信号；将所述光信号设置为所述运动信号。