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一种用于玻璃管线三维运动分析的跨轴式图像测量方法，其特征是一台计算机1、同步控制器2、高速工业摄像机A与高速工业摄像机B、两台LED补光灯、玻璃管线7、黑色喷涂条纹8、黄色荧光条纹9、三角支架10；高速工业摄像机A与高速工业摄像机B固定在三角架(10)上，并布置在玻璃管线(7)跨轴布置在轴线的两侧，互成一定角度观测目标玻璃管线(7)，并通过传输导线与计算机(1)相连；同步控制器(2)的控制端口与计算机(1)相连，同步信号输出端口与两台高速工业摄像机相连，负责图像的同步采集控制；LED补光灯A与LED补光灯B分别布置在摄像机的两侧用于对测量玻璃管线(7)进行照明；进行测量前，首先在测量位置处沿玻璃管线一周喷涂一窄带黄色防水荧光漆(9)，然而在其两侧各喷涂一窄带黑色防水漆(8)；分析时，首先在摄像机采集的图像中对管线的荧光位置(9)进行检测，然后对荧光位置(9)进行四边形拟合，并计算其中心位置，最后沿极线方向搜索左右相机中标记点的对应位置，并进行三维重构，得到该时刻标记位置的管线轴心空间坐标；当完成不同时刻标记位置的坐标获取后，便可绘制该位置处管线(7)的运动曲线；具体步骤如下：步骤A：在管线的测量位置处环绕管线以“暗‑亮‑暗”方式喷涂防水荧光漆条纹：黑色喷涂条纹(8)、黄色荧光条纹(9)；其中条纹的宽度依据相机的分辨率设置，条纹宽度多于5pixels；步骤B：将摄像机安装在三角架(10)上，根据测试范围的要求固定好高速工业摄像机A与高速工业摄像机B的位置，调好摄像机参数；开启LED补光灯A与LED补光灯B，并根据现场情况调节出光强度；步骤C：使用张正友标定法对两台摄像机进行标定，记录相机的内外参数，用于三维重构；步骤D：在同步控制器(2)的控制下，两台摄像机采集玻璃管线(7)的静态图像，使用矩形窗在图像上交互式选择出所有测量位置，此时每个矩形窗内以“暗‑亮‑暗”的条纹为主体；步骤E：使用OSTU阈值法对窗口图像进行二值化，并使用RANSAC直线拟合法提取亮条纹外接四边形的四条边；计算该四边形的四个角点，并根据四个角点的坐标来计算四边形对角线的交点位置；将该交点作为该测量位置处条纹的中心，并设包含该四边形的最小窗口的尺寸为W<sub>d</sub>；步骤F：使用极线约束方法将两个角度图像上的条纹中心进行配对，并使用双目视觉三维重构方法对不同位置的管线轴心进行空间坐标计算，并将该坐标信息作为原始位置信息；步骤G：动态采集管线图像，使用归一化协方差互相关匹配法对两台摄像机像面上管线中心的位置变化进行追踪，分析窗口尺寸为1.5W<sub>d</sub>～2W<sub>d</sub>；而对于每次的追踪结果均采用步骤E中的方法对条纹中心进行高精度定位；然后使用三维重建的方法计算分析位置的空间坐标；最后将每一时刻不同测量位置处管线轴心的位置坐标与其相应的原始位置信息进行比对便得到了该管线的运动信息。 |
