一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺及方法

技术领域

本发明属于数字图像检测领域，尤其是涉及一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺及方法。

背景技术

数字图像检测是一种基于计算机视觉原理、数字图像处理和数值计算的非接触非干涉全场变形光学测量方法，以其非接触、高精度、方便快捷、平台扩展性强、与人工智能技术衔接良好等优势，在工程结构检测领域呈现出越来越广泛的应用前景。

近年来，高精度数字图像检测方法的研究成为国内外热点领域，但是数字图像检测方法使用一台图像采集仪仅可对测试对象上同一个平面中的目标点在该平面内的位移进行检测，如图1所示，而无法对该测试对象其他平面内的目标点的位移进行检测。如果要对不同平面中的目标点进行检测，就需要设置另外的图像采集仪进行图像采集分析，由于一台或多台图像采集仪需要在现场配置一台高性能的笔记本电脑，如图2所示，在图像采集分析时需要设置的硬件设施就比较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺及方法，以解决现有技术中不能使用同一台图像采集仪器对测试对象的不同平面进行检测的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺，所述专用标定尺包括水平尺和与所述水平尺垂直的竖直尺，所述水平尺、竖直尺形成的平面设为标定平面，所述水平尺和竖直尺的中线分别代表标定平面的X轴和Y轴，所述专用标定尺上还设置有用于将其放置在某一表面的底座，所述水平尺和竖直尺固定在所述底座上。

进一步地，所述专用标定尺的水平尺和竖直尺上设有易于辨识的单位刻度格，通过读取刻度格数量得到水平线和垂直线上的刻度值。

进一步地，所述易于辨识的单位刻度格为相邻刻度格使用颜色对比明显的相同单位的刻度格。

进一步地，所述底座上设置有用于调节水平尺水平的地脚螺钉以及水平气泡。

本发明还提供了一种使用所述专用标定尺的多目标数字图像检测方法,包括以下步骤：

步骤1：将专用标定尺分别放置在测试对象的目标点上表面对各目标点进行单独标定，所述专用标定尺所形成的标定平面为各目标点所在平面，使用图像采集仪采集各目标点单独标定时的初始图像并进行分析，得到与各目标点相对应的标定参数；

步骤2：按照预先设定的时间间隔采集测试对象的图像，使用数字图像相关方法对测试对象的图像进行分析计算，得到各目标点所在平面内的像素位移；

步骤3：根据各目标点所在平面内的像素位移，利用与各目标点相对应的标定参数进行计算得到各目标点的实际位移。

进一步地，使用图像采集仪采集放置有专用标定尺的目标点初始图像，利用目标点标定图像中标定尺的某一段水平线、某一段竖直线以及由该两条线组成的直角三角形的斜边的已知长度对目标点所在平面进行标定，并记录与目标点相对应的标定参数。

进一步地，所述图像采集仪采集图像时，其光轴不垂直于测试对象与所述图像采集仪相对的外表面。

进一步地，图像采集仪的光轴与测试对象的外表面的夹角为30到45度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺，通过设置的底座将专用标定尺放置在目标点上表面，通过水平尺和竖直尺既可以确定目标点的标定平面，也可以通过水平尺和竖直尺上易于辨识的刻度从图像采集仪采集的图像上读取刻度值，得到目标点的标定参数。

本发明提供的一种多目标数字图像检测方法，通过使用专用标定尺来对测试对象的每个目标点所在平面进行单独标定，得到每个目标点所在平面的标定参数，然后使用同一台图像采集仪，按照一定的时间间隔采集被测对象的图像，使用数字图像相关(DIC)技术将图像中的各目标点与初始图像中各目标点进行分析，得到各采集时刻的目标点的像素位移，然后利用标定参数计算出各目标点的实际位移。

由于各个目标点的标定平面可以根据专用标定尺来标定，标定参数可以通过专用标定尺上的三段已知线段长度计算得到，实现对多目标点所在平面的单独标定，从而使得各目标点使用独立的标定平面分析其不同时刻的位移，相比现有技术来说，可以使用同一台图像采集仪对不同平面的目标点进行位移检测，而不是只能对相同平面内的不同目标点进行检测分析，减少了图像采集仪的使用数量。

附图说明

图1为现有技术中只能对测试对象的一个平面中的目标点进行检测示意图；

图2为现有技术中测试对象、数字图像采集仪、电脑之间的关系；

图3为用一台图像采集仪采集不同平面内的不同目标点示意图；

图4为专用标定尺结构示意图；

图5为专用标定尺上的三条线段示意图；

图6为专用标定尺底部结构示意图；

图7为坐标示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种用于多目标数字图像检测的专用标定尺，所述专用标定尺包括水平尺和与所述水平尺垂直的竖直尺，所述水平尺、竖直尺形成的平面设为标定平面，所述水平尺和竖直尺的中线分别代表标定平面的X轴和Y轴，所述专用标定尺上还设置有用于将其放置在某一表面的底座，所述水平尺和竖直尺固定在所述底座上。

本实施例中，如图4所示，所述专用标定尺的水平尺和竖直尺上设有易于辨识的单位刻度格，通过读取刻度格数量得到水平线和垂直线上的刻度值。由于目标点的标定参数需要通过图像采集仪的图像进行分析得到，因此采用易于辨识的单位刻度格，便于从图像中读取刻度。所述易于辨识的单位刻度格为相邻刻度格使用颜色对比明显的相同单位的刻度格。本实施例中使用黑白对比明显的刻度格，便于在图像中通过数刻度格得到水平尺和竖直尺上线段的长度，进而得到斜边的长度。如图5中线段OA、OB、AB的长度。

本实施例中，如图6所示，所述底座上设置有用于调节水平尺水平的地脚螺钉以及水平气泡。设置地脚螺钉和水平气泡，便于调整水平尺的水平，使得标定更加精确。

本发明还提供了一种使用所述专用标定尺的多目标数字图像检测方法,包括以下步骤：

步骤1：将专用标定尺分别放置在测试对象的目标点上表面对各目标点进行单独标定，如图3所示，所述专用标定尺所形成的标定平面为各目标点所在平面，使用图像采集仪采集各目标点单独标定时的初始图像并进行分析，得到与各目标点相对应的标定参数。本实施例中的目标点是指预先在测试对象的各目标位置上设置有柱形底座来作为靶点，上表面指的是柱形底座的上表面。

本实施例中，使用图像采集仪采集放置有专用标定尺的目标点初始图像，利用目标点标定图像中标定尺的某一段水平线、某一段竖直线以及由该两条线组成的直角三角形的斜边的已知长度对目标点所在平面进行标定，并记录与目标点相对应的标定参数。

步骤2：按照预先设定的时间间隔采集测试对象的图像，使用数字图像相关方法对测试对象的图像进行分析计算，得到各目标点所在平面内的像素位移,利用标定参数进行计算得到各目标点的实际位移。

本实施例中，所述图像采集仪采集图像时，其光轴不垂直于测试对象与所述图像采集仪相对的外表面。图像采集仪的光轴与测试对象的外表面的夹角为30到45度。如图7所示的坐标，图像采集仪在采集图像时光轴不垂直于测试对象与所述图像采集仪相对的外表面是因为数字图像测量目前是二维的，能够测量XY平面内的目标点沿X、Y方向的位移，但无法测量沿Z轴的位移，但为了测试YZ平面内的目标点沿Y、Z方向的位移，所以图像采集仪的光轴不能垂直与XY平面(即不能与Z轴平行)，而应该与XY平面成一定夹角，这样就兼顾到了XY、YZ平面。

由于各个目标点的标定平面可以根据专用标定尺来标定，标定参数可以通过专用标定尺上的三段已知线段长度计算得到，实现对多目标点的单独标定，从而使得各目标点使用独立的标定平面分析其不同时刻的位移，相比现有技术来说，可以使用同一台图像采集仪对不同平面的目标点进行位移检测，而不是只能对相同平面内的不同目标点进行检测分析，减少了图像采集仪的使用数量。进而减少了高性能计算机的使用数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。