基于双目视觉与特征匹配跟踪的薄壁件振动测量

针对薄壁件振动测量的需求,将双目视觉与特征匹配跟踪结合,提出了一种较为准确的薄壁件振动测量方法。先利用双目相机连续采集薄壁件的振动图像,并进行滤波和二值化等图像预处理操作;再选取左右相机拍摄的第一帧图像,根据极线约束原理对图像上的特征点进行立体匹配;利用改进后的光流法对第一帧图像上的特征点进行跟踪,从而获得第二帧到最后一帧图像上特征点准确的像素坐标;最后根据双目视觉测量原理获得物体的三维振动位移信息。实验研究和分析结果表明,该方法能够准确测量薄壁件的振动位移信息,为进一步开展振动特性分析、减振优化设计和结构损伤识别等研究提供一种新的技术参考。 在现代机械工程中，薄壁件的振动测量是一项至关重要的任务，因为它直接影响设备的性能、稳定性和寿命。本文提出的“基于双目视觉与特征匹配跟踪的薄壁件振动测量”方法，为解决这一问题提供了创新的技术方案。这种方法巧妙地结合了计算机视觉、图像处理和运动分析，以获取薄壁件精确的三维振动位移信息。 采用双目视觉系统，即两个相机同步拍摄薄壁件的振动过程，以此获取不同时间点的多视角图像。双目视觉技术的核心在于通过两台相机之间的相对位置和参数校准，能够计算出物体在三维空间中的位置。在这个过程中，连续采集的图像需要经过预处理，包括滤波以去除噪声，以及二值化以突出目标特征。 接着，选择左右相机拍摄的第一帧图像，利用极线约束原理进行立体匹配。极线约束是双目视觉中的一种基本几何关系，它指出在左右两幅图像中对应点的投影线在图像平面的交点应当位于同一极线上。通过这种约束，可以有效地找到图像间的对应特征点，提高匹配的准确性。 然后，为了跟踪这些特征点在后续帧中的位置，采用了改进的光流法。光流法是一种估计图像序列中像素级运动的方法，通过分析相邻帧间像素的移动来推断物体的运动状态。在这里，对光流法进行了优化，使其能更好地适应薄壁件振动时的快速变化，从而获取从第二帧到最后一个帧中特征点的准确像素坐标。 根据双目视觉测量原理，结合特征点的像素坐标变化，计算出薄壁件的三维振动位移。双目视觉测量原理基于三角测量，通过测量特征点在两幅图像中的像素偏移，结合相机参数和物体的距离信息，可以反推出物体在真实世界中的三维位移。 实验结果表明，这种方法对于薄壁件振动位移的测量具有高精度，为振动特性分析、减振设计和结构损伤识别等领域的研究提供了有力的技术支持。这不仅有助于深入理解薄壁件的动态行为，还能为优化设计提供数据基础，进一步提升设备的整体性能和可靠性。 这项工作展示了双目视觉和特征匹配跟踪技术在薄壁件振动测量中的潜力，为未来的研究开辟了新的路径。通过这种方式，我们可以更深入地了解薄壁件的振动特性，并据此开发出更有效的减振策略，减少因振动引起的结构疲劳和损坏。此外，这种方法可能还有助于推动相关领域如结构健康监测、故障预测等方面的技术进步。