[发明专利]多点表面位移测量方法及装置

权利要求书

1.一种多点表面位移测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待测物表面确定多个待测点位，并额外确定至少一个位置固定的参考点位；在每个点位处设置标记板，所述标记板上面贴有四张相同大小的小矩形反光条，四个小矩形反光条的中心点构成一个大矩形，且小矩形反光条的长宽与大矩形的长宽平行，使所述反光条在摄像单元的图像上呈现为矩形亮斑；

根据所有点位的位置确定摄像单元的固定位置，并为每个点位设置摄像单元拍摄预置点，采集每个点位的基准图；控制摄像单元在每个点位对应的预置点逐点位巡航拍摄，采集每个点位的测量图；

将每个点位的基准图和测量图进行比较，计算得到各点位的测量位移量，具体为：

令大矩形的长宽分别为a,b，以大矩形的一个角为原点，长为x轴，宽为y轴建立坐标系，则大矩形四个角点的几何坐标表示为(0,0)，(a,0)，(a,b)，(0,b)；建立大矩形角点的几何坐标与像素坐标的对应关系：

其中(w_r,h_r)为大矩形角点的像素坐标，(w′_r,h′_r)为大矩形角点的几何坐标，得到单应性矩阵

将标记板在基准图上的区域作为模板，在测量图上进行搜索得到大矩形中心点在测量图上的像素坐标为(w_s,h_s)，则对应的几何坐标(w′_s,h′_s)计算公式为：

测得的测量位移量为：为大矩形中心点的初始几何坐标；

根据参考点位的位移量对待测点位的位移量进行位移补偿，得到各待测点位的实际位移量。

2.根据权利要求1所述的多点表面位移测量方法，其特征在于，计算测量位移量时需确定基准图上的4个小矩形的位置，以对矩形亮斑的定位，具体为：

首先将基准图像二值化；

再对二值化后的图像求取连通域；

然后对每个连通域求取凸包，通过枚举凸包的任两条边确定一个平行四边形，将面积最小的平行四边形作为连通域的最小外接平行四边形；

最后根据每个平行四边形区域的大小、形状和亮度，根据预先设置的大小、形状和亮度参数进行评分，判断检测出的平行四边形区域是否是矩形亮斑，如果判定为矩形亮斑的区域大于等于4个，则选择评分最高的四个平行四边形作为矩形亮斑的定位结果。

3.根据权利要求1所述的多点表面位移测量方法，其特征在于，根据参考点位的位移量对待测点位的位移量进行位移补偿的方法为：

首先，计算位移补偿系数：在所有点位稳定的情况下，启动相机巡航，运行n个周期，对每个点位一共采集n组位移数据；

待测点位的位移数据矩阵记为其中，表示第j组数据中第i个待测点位沿大矩形标记宽度方向的位移；表示第j组数据中第i个待测点位沿大矩形标记高度方向的位移；p为待测点位个数；

参考点位的位移数据矩阵记为其中表示第j组数据中第i个参考点位沿大矩形标记宽度方向的位移；表示第j组数据中第i个参考点位沿大矩形标记高度方向的位移，q为参考点位个数；

实际位移用矩阵T表示，为零矩阵，位移补偿系数用矩阵K表示，如下：

求解得到位移补偿系数矩阵K＝-(R^TR)^-1R^TM；

然后计算待测点位的实际位移量：

在测量的一个周期内，假设待测点位的测量位移量为参考点位的测量位移量为其中表示第i个待测点位沿大矩形标记宽度方向的位移；表示第i个待测点位沿大矩形标记高度方向的位移；表示第i个参考点位沿大矩形标记宽度方向的位移；表示第i个参考点位沿大矩形标记高度方向的位移，

则实际位移量

4.一种多点表面位移测量装置，其特征在于，包括摄像单元、控制模块、多个标记板；

每个标记板对应一个点位，所述点位包括多个待测点位和至少一个参考点位，所述待测点位位于待测物表面，所述摄像单元与控制模块连接，所述控制模块根据权利要求1-3任一项所述的多点表面位移测量方法控制摄像单元并计算待测物的位移偏移量。