1.一种基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:包括:图像增强:对图像像素梯度进行提取,对像素梯度和强度进行融合,生成融合图像;具体包括以下步骤:
S11:首先将视频图像序列每一帧取出,将其转换成灰度图像,再提取出灰度图像像素的梯度方向和幅度;假设I(x,y)表示灰度图像,其中(x,y)表示当前像素的位置,它的水平方向导数fx(x,y)和垂直方向导数fy(x,y)分别为:S12:将低于某一阈值Г的部分进行如下处理:其中Γ是一个预先设定的阈值,用于忽略低对比度像素,Γ值根据具体的实际问题、实际环境设定;L为分配给C(x,y)的无效代码;
S13:将得到的C(x,y)与该处像素强度融合,生成融合图像:NIEM=α×C×I+(1‑α)×I融合图像NIEM是基于条件0<α≤1下的像素级融合函数,I是灰度图像在(x,y)处的像素强度;
图像匹配:采用相位相关法,将两个相关图像在空间域中的位移转换为频域的线性相位差,利用快速傅里叶变换FFT,将时域信号变换到频域,在频域里得到模板和目标图像的互功率谱,再对互功率谱做IFFT变换得到一个狄拉克函数,即脉冲函数,然后寻找该狄拉克函数的峰值坐标,得到整像素级位移量;
亚像素插值法:对整像素级位移量采用亚像素插值法,使位移的测量结果达到亚像素级。
2.根据权利要求1所述的基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:为了降低运算量,选取每帧图片黑白格标靶所在的感兴趣区域ROI;视频序列的第一帧默认为参考图像,假设后续每一帧的位移目标都在ROI范围内,然后在后续视频序列中检测目标坐标,并依次用于更新ROI。
3.根据权利要求1所述的基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:所述图像匹配具体包括以下步骤:
S21:采用相位相关法,将两个相关图像在空间域中的位移转换为频域的线性相位差;
假设f(x,y)、g(x,y)分别是两幅图像的信号,其中g(x,y)是由f(x,y)平移得到,平移距离是(dx,dy),即:
g(x,y)=f(x‑dx,y‑dy)S22:对其做傅里叶变换,即:S23:对G(u,v)左右两边同时除以F(u,v),得到互功率谱H(u,v):*
其中,G是G的复共轭函数,对互功率谱做IFFT变换得到狄拉克函数δ,寻找该δ函数峰值处所对应的坐标,得到图像的整像素级位移量。
4.根据权利要求1所述的基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:对整像素级位移量利用亚像素插值法,使得测量结果达到1/15像素的亚像素精度。
5.根据权利要求4所述的基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:在所述亚像素插值法中,将亚像素位移转换成实际物理位移,包括以下步骤:S31:根据插值得到的亚像素坐标(xsub,ysub)与参考模板上目标的原始坐标(x0,y0)进行比较,得到亚像素位移;
Δx=xsub‑x0
S32:根据转换因子CF换算成实际物理位移:Δxmm=Δx×CF
其中,CF是给定目标的横向物理尺寸dmm与该目标在图像上相应像素尺寸dpixel之比,称为转换因子;通过亚像素位移Δx乘以转换因子CF得到实际物理位移Δxmm。
6.根据权利要求5所述的基于视觉处理的建筑振动位移测量方法,其特征在于:真实位移由激光传感器测出,然后将其与该测量方法计算出的物理位移进行比较。