[发明专利]基于红色圆标靶图像处理的结构振动位移测量方法及装置

说明书

本发明适用于结构健康监测技术领域，提供了一种基于红色圆标靶图像处理的结构振动位移测量方法及装置，该方法包括：对获取的红色圆标靶视频进行视频序列分解得到每一帧图像；将每一帧图像中的红色圆形靶从黑色方形靶中分离，得到目标像素值；同时提取红色圆形靶的边缘得到边缘像素值；根据目标像素值，得到红色圆形靶的圆心初始值和半径初始值；根据圆心初始值和半径初始值对边缘像素值进行滤波处理；根据滤波后的边缘像素值计算得到红色圆标靶的目标圆心值和目标半径值；根据多帧图像计算得到的目标圆心值和目标半径值，以及测量的红色圆标靶的实际半径值，计算得到红色圆标靶的实际位移变化值，从而可以快速、精确进行目标定位。

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，尤其涉及一种基于红色圆标靶图像处理的结构振动位移测量方法及装置。

背景技术

结构健康监测一般是测量土木结构在风、地震或车辆荷载等外界作用下的响应，而位移响应是结构健康监测的关键。目前针对位移响应的测量技术主要包括直接法和间接法。其中，直接法是采用位移传感器直接测量结构振动位移，在使用时，需要参考基准点并需要靠近或接触待测点，这种接触式直接测量方法存在成本较高、不易安装，且结构振动过程中传感器容易被损坏等不足。间接振动位移测量技术包括雷达干涉和GPS等，其中，雷达干涉技术安装方便且测量精度较高，但是该技术需要被测物体有相关的反射表面才可以应用，GPS测量技术虽然便于安装，但测量精度较低，误差范围在5-10mm之间。

近年来，机器视觉技术快速发展，由于其具有测量精度高、成本低等优点，已逐渐成为结构位移测量的研究热点。圆标靶安装过程中无需考虑标靶是否倾斜，具有安装简便、避免安装倾斜误差等优点。但是目前采用基于圆标靶的位移测量方法中，仍然存在2个问题：1)在受到不均匀光照干扰时，标靶目标分割效果较差，导致位移测量精准度降低；2)圆标靶对应的圆方程参数计算耗时，导致系统实时性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于红色圆标靶图像处理的结构振动位移测量方法及装置，旨在解决现有技术中振动位移测量精准度低、实时性较差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种基于红色圆标靶图像处理的结构振动位移测量方法，包括：

对获取的红色圆标靶视频进行视频序列分解，得到每一帧图像，所述红色圆标靶为黑色方形靶的中心设置红色圆形靶，所述红色圆标靶视频为将红色圆标靶设置在待测结构上，拍摄的所述待测结构发生振动时的红色圆标靶视频；

将每一帧图像中的所述红色圆形靶从所述黑色方形靶中分离，得到每一帧图像中属于所述红色圆形靶的目标像素值；同时提取所述红色圆形靶的边缘，得到每一帧图像中的所述红色圆形靶的边缘像素值；

根据所述目标像素值，采用连通体分析技术得到所述红色圆形靶的圆心初始值和半径初始值；并根据所述圆心初始值和所述半径初始值对所述边缘像素值进行滤波处理，得到滤波后的边缘像素值；

根据所述滤波后的边缘像素值采用基于随机采样一致性理论的圆方程计算方法，计算得到所述红色圆标靶的目标圆心值和目标半径值；

根据多帧图像计算得到的目标圆心值和目标半径值，以及测量的所述红色圆标靶的实际半径值，计算得到所述红色圆标靶的实际位移变化值。

作为本申请另一实施例，所述将每一帧图像中的所述红色圆形靶从所述黑色方形靶中分离，得到每一帧图像中属于所述红色圆形靶的目标像素值，包括：