[发明专利]一种基于单目视觉的平面运动位移及轨迹测量方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉的平面运动位移及轨迹测量方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤，

S1：将四个圆围绕一个矩形构成的高对比度特征标志紧固于低频两分量振动台的工作台面，标志矩形与工作台面具有一致的运动位移，摄像机采集特征标志的运动序列图像；

S2：利用基于Zernike矩的亚像素边缘检测方法提取标志序列图像在X与Y方向的直线运动特征边缘亚像素坐标，并依据摄像机标定确定的图像像素坐标与世界坐标的对应关系将其转换为相应的世界坐标；

S3：基于最小二乘原理分别拟合X与Y方向运动特征边缘的世界坐标，获得相应的边缘直线，选择工作台面回零位置的标志图像运动特征边缘作为零位移参考边缘，计算序列图像运动特征边缘与零位移参考边缘的距离，获得工作台面在X与Y方向的运动位移；

S4：结合测量的X与Y方向运动位移获得工作台面的平面运动轨迹，并保存与显示位移及轨迹测量结果；

所述低频两分量振动台工作台面的运动可通过X与Y方向边缘位移的解耦测量获得，平面运动描述为在X与Y方向的运动位移s_X(t)与s_Y(t)：

式中：ω_v为振动角频率，与分别为s_X(t)与s_Y(t)的峰值，与分别为s_X(t)与s_Y(t)的初相；

选取F_r(x,y)的特征边缘直线l_r,X、l_r,Y作为零位移参考边缘，计算F_j(x,y)的特征边缘直线l_j,X、l_j,Y与F_r(x,y)对应边缘的距离d_j,X、d_j,Y，即为时刻采集t_j在X与Y方向的运动位移s_X(t_j)与s_Y(t_j)；

对于测量的t_j时刻X与Y方向的运动位移s_X(t_j)与s_Y(t_j)，分别采用如下的正弦逼近法进行拟合：

参数A_X、B_X及C_X，A_Y、B_Y及C_Y，可通过分别求解对应的N个方程获得；进而得到平面运动在X与Y方向的位移峰值与以及初相与为：

定义相位差P_D为：

当满足P_D＝0°或180°条件时，工作台面提供的平面运动为直线轨迹；当且仅当满足且P_D＝90°条件时，工作台面提供的平面运动为圆轨迹；其余平面运动均为椭圆轨迹。