应用计算机视觉技术检测物体的形变

摘要

电荷耦合器件（CCD）是一种性能独特的光电转换半导体器件，近年来在摄像、工业检测等科技领域里得到了广泛的应用。将CCD技术应用于位移等几何量测量可以实现高精度、在线动态检测和非接触测量等要求。 采用光学三角法结合计算机视觉系统测量位移的方法具有远距离、高速度、高精度、不受被测材料性质的限制等特点。另外，采集后的实验图像可通过计算机软件进行分析处理，灵活性强。该技术可应用于位移、厚度及距离等几何量的测量。 本文主要讨论了基于激光与CCD图像系统检测物体的小角度偏转角及位移的技术。应用光学三角法测量技术，对激光斑点的位移进行分析测量，通过建立激光位移与实际位移的理论关系，获得了物体的实际位移和转角。为提高测量精度，应用数字相关法对激光光斑图像进行分析，得到较高精度的激光位移，为后续的实际位移和转角测量奠定了基础。文中对系统的误差进行了较为全面的分析，提出了保证测量精度的具体措施。最后通过对等强度悬臂梁的挠度和转角测量，并与理论结果进行比较，证实本实验测试系统和分析方法具有较高的精度。本文所阐述的实验与分析方法，不仅可测量小试件的变形，对大型工程结构如桥梁等的变形检测也具有借鉴意义。