CN107167089A - 高温环境下物体变形的测量方法、装置及系统 - Google Patents
高温环境下物体变形的测量方法、装置及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及高温物体测量技术领域，提供的高温环境下物体变形的测量方法、装置及系统。其中，测量方法包括以下步骤：获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。本发明通过一种基于衰减率和图像处理技术的高温物体的变形测量，消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下温度梯度较大的物体的变形的测量。
Description
技术领域
本发明涉及高温物体测量领域，具体涉及高温环境下物体变形的测量方法、装置及系统。
背景技术
高温对材料或结构的影响主要体现在两个方面：1)温度会影响材料的物理性能和力学性能。例如，材料的高温力学性能不同于室温，由启动热产生的高温会降低高速飞行器材料的强度极限和承载能力，因而测定这些材料在高温环境下的力学参数(例如弹性模量、强度极限和热膨胀系数等)，对于材料和结构的安全设计、可靠性评定及寿命预测都具有重要意义；2)温度会使构件的几何形状发生改变(即所谓的热变形)，在高温下构建的几何形状偏离理想的设计状态从而影响构件原有的工作状态，产生的变形可能会设备、元件的外形，从而影响其正常使用。
在对被测物体的高温力学性能进行测试时，由于载荷可通过与高温环境箱配合的材料力学试验机直接获得，因此如何获得精确测量被测物体在高温环境下的表面变形就成为材料高温力学性能测试中最为关键的问题。
目前现有技术中，高温物体变形的测量方法一般包括以下步骤：首先需要获取物体表面变形前后的清晰图像，然后对所获取图像进行处理，得到对应的全场位移等信息。然而，在对于高温风洞之类的试件，其在高温气流方向的前后两端温度差异较大，导致在记录图像时前后两端的亮度调节存在很大挑战。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对于高温物体温度差异而导致的测量图像精度低的缺陷，从而提供一种高温环境下物体变形的测量方法、装置及系统。
本发明提供一种高温环境下物体变形的测量方法，包括以下步骤：
获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
可选地，所述根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；fm(x,y)为第一图像的平均灰度值；gm(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
可选地，所述第一图像的平均灰度值f(x,y)，采用如下公式计算：
可选地，所述第二图像的平均灰度值g(x,y)，采用如下公式计算：
可选地，所述第一图像的灰度值为100-150。
本发明提供一种高温环境下物体变形的测量装置，包括：
第一获取单元，用于获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
第二获取单元，用于获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
计算单元，用于根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
可选地，所述根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；f(x,y)为第一图像的平均灰度值；g(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
本发明提供一种高温环境下物体变形的测量系统，包括：
图像采集装置，所述图像采集装置能够按照预设程序自动调节衰减率；
上述任一项所述的测量装置；
所述图像采集装置与所述测量装置电连接，所述图像采集装置采集的图像由所述测量装置进行测量。
可选地，所述图像采集装置包括：镜头，滤光片或滤光片组，相机；所述滤光片或所述滤光片组设置在所述镜头与所述相机之间；所述滤光片组能够按照预设程序自动调节衰减率。
可选地，所述滤光片或滤光片组为带有转轮装置的滤光片组、相对偏振角度可调的双偏振片组合以及电致衰减率变化的滤光片中的一种。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高温环境下物体变形的测量方法，包括以下步骤：
获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。本发明通过一种基于衰减率和图像处理技术的高温物体的变形测量，消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下温度梯度较大的物体的变形的测量。
2.本发明提供的高温环境下物体变形的测量装置，包括：第一获取单元，用于获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；第二获取单元，用于获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；计算单元，用于根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。通过一种基于衰减率和图像处理技术的高温物体的变形测量，消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下温度梯度较大的物体的变形的测量。
3.本发明提供的高温环境下物体变形的测量系统，包括：图像采集装置，所述图像采集装置能够按照预设程序自动调节衰减率；上述的测量装置；所述图像采集装置与所述测量装置电连接，所述图像采集装置采集的图像由所述测量装置进行测量。采用图像采集装置实时调整衰减率，通过衰减率的变化模拟环境温度的变化，从而能够建立高温的测量环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中测量方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例2中测量装置的一个具体示例的结构示意图；
图3为本发明实施例3中测量系统的一个具体示例的结构示意图；
图4为本发明实施例4中测量装置硬件结构的一个具体示例的结构示意图；
附图标记：
21：第一获取单元；22：第二获取单元；23：计算单元；
31：图像采集装置；32：测量装置；
41：处理器；42：存储器。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种高温环境下物体变形的测量方法，应用于高温环境下物体变形的测量系统中，测量开始时，利用该测量系统采集初始衰减率下的图像一张，然后调节衰减率，将衰减率提高至一固定数值，之后由测量系统采集此衰减率下的图像。重复以上调节衰减率和采集操作，直到将所有设定衰减率遍历并回到初始衰减率。本实施例中所述的高温环境下物体变形的测量方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
S2：获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
S3：根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
上述高温环境下物体变形的测量方法，通过一种基于衰减率和图像处理技术的高温物体的变形测量，消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下温度梯度较大的物体的变形的测量。
优选地，在步骤S3中，根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；fm(x,y)为第一图像的平均灰度值；gm(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
作为本实施例一种优选的实施方式，所述第一图像的平均灰度值f(x,y)，采用如下公式计算：
作为本实施例一种优选的实施方式，所述第二图像的平均灰度值g(x,y)，采用如下公式计算：
作为本实施例一种优选的实施方式，所述第一图像的灰度值为100-150。
实施例2
本施例提供一种高温环境下物体变形的测量装置，如图2所示，包括：
第一获取单元21，用于获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
第二获取单元22，用于获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
计算单元23，用于根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
上述高温环境下物体变形的测量装置，通过一种基于衰减率和图像处理技术的高温物体的变形测量，消除了高温环境下物体表面亮度差异过大的影响，实现了高温环境下温度梯度较大的物体的变形的测量。
优选地，所述根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；f(x,y)为第一图像的平均灰度值；g(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
未在本实施例中详尽描述的测量方法的具体细节，请参照实施例1，在此不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种高温环境下物体变形的测量系统，如图3所示，包括：
图像采集装置31，所述图像采集装置能够按照预设程序自动调节衰减率；
本发明实施例2中所述的测量装置32；
所述图像采集装置31与所述测量装置32电连接，所述图像采集装置31采集的图像由所述测量装置32进行测量。
作为本实施例的一种可选实施方式，所述图像采集装置31包括：镜头，滤光片或滤光片组，相机；所述滤光片或所述滤光片组设置在所述镜头与所述相机之间；所述滤光片组能够按照预设程序自动调节衰减率。
作为本实施例的一种可选实施方式，所述滤光片或滤光片组为带有转轮装置的滤光片组、相对偏振角度可调的双偏振片组合以及电致衰减率变化的滤光片中的一种。
实施例4
图4是本发明实施例提供的高温环境下物体变形的测量装置的硬件结构示意图，该设备包括一个或多个处理器41以及存储器42，图4中以一个处理器41为例。
会议终端还可以包括：图像采集器(未示出)，用于采集视频或图像。处理器41、存储器42和视频播放器可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
处理器41可以为中央处理器。处理器41还可以为其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器42作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的会议终端的图像处理操作的处理方法对应的程序指令/模块。处理器41通过运行存储在存储器42中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中，高温环境下物体变形的测量方法。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器42中，当被所述一个或者多个处理器41执行时，执行如图1所示的高温环境下物体变形的测量方法。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。
本领域技术人员应该明白，本发明的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-RAM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种高温环境下物体变形的测量方法，包括以下步骤：
获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
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其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；fm(x,y)为第一图像的平均灰度值；gm(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述第一图像的平均灰度值f(x,y)，采用如下公式计算：
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4.根据权利要求2或3所述的测量方法，其特征在于，所述第二图像的平均灰度值g(x,y)，采用如下公式计算：
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5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量方法，其特征在于，所述第一图像的灰度值为100-150。
6.一种高温环境下物体变形的测量装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取第一图像，所述第一图像为第一衰减率所对应的图像；
第二获取单元，用于获取第二图像，所述第二图像为第二衰减率所对应的图像；
计算单元，用于根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述根据所述第一图像与所述第二图像的灰度值，计算物体的变形信息，采用如下公式计算：
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其中，(x,y)为第一图像的坐标；(x1,y1)为第二图像的坐标；M为选定的图像子区宽度的一半；f(x,y)为第一图像的平均灰度值；g(x,y)为第二图像的平均灰度值；其中u，v表示水平和竖直方向的位移；表示相关函数，通过对求极值，计算出每一点的位移(u,v)。
8.一种高温环境下物体变形的测量系统，其特征在于，包括：
图像采集装置，所述图像采集装置能够按照预设程序自动调节衰减率；
权利要求6所述的测量装置；
所述图像采集装置与所述测量装置电连接，所述图像采集装置采集的图像由所述测量装置进行测量。
9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：镜头，滤光片或滤光片组，相机；所述滤光片或所述滤光片组设置在所述镜头与所述相机之间；所述滤光片组能够按照预设程序自动调节衰减率。
10.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述滤光片或滤光片组为带有转轮装置的滤光片组、相对偏振角度可调的双偏振片组合以及电致衰减率变化的滤光片中的一种。
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