CN109539997A - 基于图像识别的二维微位移测量系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于图像识别的二维微位移测量系统及检测方法，标定模片安装于被测物体上，通过拍摄装置采集的标定模片的图像，并传输至处理器，处理器对采集到的图像进行图像处理，获取标定模片上的至少一个标记的中心点坐标像素。同时，移动被测物体，再次获取移动后的每个标记的中心点坐标像素，并计算出被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量，则可以获得被测物体移动的位移量大小以及位移量方向角度。因此，通过获得被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量，即可获知被测物体移动的位移量大小以及方向，使得微位移测量系统结构简单、便携性好，避免了零点漂移、线性度失真不稳定易受电磁干扰等问题，测量精度更高。

Description

基于图像识别的二维微位移测量系统及检测方法

技术领域

本申请涉及精密测量领域，特别是涉及一种基于图像识别的二维微位移测量系统及检测方法。

背景技术

随着精密制造业的迅速发展，越来越多的产品应用在微观级别，对位移测量的分辨力和准确度提出了更高要求。微位移的测量涉及精密计量与微机电系统等，通过测量位移可以间接检测到很多物理量，如加速度、压强和应力等。目前，微位移传感器装置主要采用电容式微位移传感器、霍尔式微位移传感器、激光微位移传感器、光纤光栅微位移传感器。

其中，电容式微位移传感器通过将位移量转换为电容变化并最后转化为电压信号输出，但输出阻抗高，易受电磁干扰，而且很不稳定。霍尔式微位移传感器通过将位移量转化为霍尔电动势，误差较大，精确度不高，易受环境温度影响。激光微位移传感器制作成本高，维修不方便。光纤光栅微位移传感器的结构复杂、灵敏度不高，不能满足对微位移测量的需求。因此，传统的微位移传感器装置结构复杂，且存在零点漂移，线性度失真，不稳定易受电磁干扰等问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的微位移传感器装置结构复杂，且存在零点漂移，线性度失真，不稳定易受电磁干扰等问题，提供一种测量精度高、结构简单以及便携性好的基于图像识别的二维微位移测量系统及检测方法。

本申请提供一种基于图像识别的二维微位移测量系统包括第一底座、第二底座、环形光源、变焦镜头、拍摄装置、标定模片、支撑架、处理器、无线通信模块以及供电装置。所述第一底座设置有第一孔位。所述第二底座设置有多个支撑座。所述多个支撑座设置于所述第一底座表面，且所述第二底座设置有第二孔位，所述第二孔位与所述第一孔位相对设置。所述环形光源设置于所述第一底座与所述第二底座之间，可拆卸安装于所述第一底座，且所述环形光源与所述第一孔位同心设置。所述变焦镜头可拆卸安装于所述第二底座，且通过所述第二孔位与所述环形光源相对，所述环形光源卡扣于所述变焦镜头。所述拍摄装置安装于远离所述环形光源的所述变焦镜头一端。

所述标定模片设置于被测物体，所述标定模片表面设置有至少一个标记，且所述标定模片与所述第一孔位相对，用以使得所述拍摄装置通过所述变焦镜头与所述环形光源对所述被测物体进行测量。所述支撑架设置于远离所述第一底座的所述第二底座表面。所述处理器设置于所述支撑架，且所述拍摄装置与所述处理器的通讯接口电连接。所述无线通信模块设置于所述支撑架，所述处理器与所述无线通信模块的通讯接口电连接，且所述无线通信模块与客户端通过无线通信方式连接。所述供电装置设置于远离所述第一底座的所述第二底座表面，且所述供电装置与所述环形光源电连接，所述供电装置与所述拍摄装置电连接，所述供电装置与所述处理器电连接，所述供电装置与所述无线通信模块电连接。

在其中一个实施例中，所述标记为圆形，所述标记的直径范围为0.5mm～10mm。

在其中一个实施例中，所述标记的形状为十字形、三角形或正方形。

在其中一个实施例中，所述拍摄装置为工业相机。

在其中一个实施例中，所述处理器为微型电脑。

在其中一个实施例中，所述供电装置为电池。

在其中一个实施例中，一种基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法，采用如上述任一项实施例中所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，包括：

S10，获取所述标定模片的标定系数α，并将所述标定模片固定于被测物体，以所述标定模片构建坐标系；

S20，根据所述拍摄装置采集所述标定模片的第一图像；

S30，根据所述处理器将所述第一图像进行图像处理，获取所述标记的第一中心点坐标像素(x_i，y_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S40，移动所述被测物体，并根据所述拍摄装置采集移动后的所述标定模片的第二图像；

S50，根据所述处理器将所述第二图像进行图像处理，获取移动后的所述标记的第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S60，根据所述第一中心点坐标像素(x_i，y_i)与所述第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)计算所述被测物体移动前后的所述标记的中心点坐标像素变化量ΔP；

S70，根据所述中心点坐标像素变化量ΔP与所述标定系数α，获取所述被测物体发生的微位移量。

在其中一个实施例中，所述步骤S10包括：

S110，提供一个激光干涉仪，并将所述标定模片移动至所述拍摄装置的拍摄范围内，将所述激光干涉仪复位；

S120，根据所述拍摄装置采集所述标定模片的移动前图像，并根据所述处理器将所述移动前图像进行图像处理，获取所述标记的移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S130，在所述拍摄装置拍摄范围内移动所述标定模片，并获取所述激光干涉仪的数值，获取所述标定模片移动的微位移量大小ΔD；

S140，根据所述拍摄装置采集所述标定模片的移动后图像，并根据所述处理器将所述移动后图像进行图像处理，获取所述标记的移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S150，根据所述移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)与所述移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，计算中心点坐标像素变化量

S160，根据所述微位移量大小ΔD与所述中心点坐标像素变化量ΔP，获得标定系数α＝ΔD/Δp。

在其中一个实施例中，在所述步骤S70中，

所述微位移量的大小为ΔD＝Δp×α，所述微位移量的方向角β＝arctan(y′_i-y_i)/(x′_i-x_i)，其中i＝0，1，2，3，…n。

在其中一个实施例中，在所述步骤S10中，所述标定模片包括四个尺寸不同的圆形，且每两个圆形的圆心在一条直线上。

本申请提供一种所述基于图像识别的二维微位移测量系统，所述基于图像识别的二维微位移测量系统进行微位移测量时，所述标定模片安装于被测物体上，且使被测物体与所述第一孔位相对，使得所述标定模片位于所述拍摄装置的拍摄平面内。此时，所述环形光源与所述拍摄装置均面向所述标定模片安装，有利于拍摄所述标定模片的图像。通过所述拍摄装置采集的所述标定模片的图像，并传输至所述处理器，所述处理器对采集到的图像进行图像处理，获取所述标定模片上的至少一个所述标记的中心点坐标像素。同时，移动所述被测物体，再次通过所述拍摄装置采集所述标定模片的图像，并传输至所述处理器，通过所述处理器对采集到的图像进行图像处理，获取移动后的所述标定模片上的每个所述标记的中心点坐标像素。根据移动前后的每个所述标记的中心点坐标像素，计算出所述被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量Δp，则可以获得所述被测物体移动的位移量大小ΔD＝Δp×α以及位移量方向角度。

通过所述基于图像识别的二维微位移测量系统，只需获得所述被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量Δp即可获知所述被测物体移动的位移量大小以及方向，使得微位移测量系统结构简单、便携性好，避免了零点漂移、线性度失真不稳定易受电磁干扰等问题，使得所述基于图像识别的二维微位移测量系统的测量精度更高。

附图说明

图1为本申请提供的基于图像识别的二维微位移测量系统的整体结构示意图；

图2为本申请提供的基于图像识别的二维微位移测量系统的环形光源、变焦镜头以及拍摄装置的安装结构示意图；

图3为本申请提供的基于图像识别的二维微位移测量系统的处理器以及无线通信模块的安装结构示意图；

图4为本申请提供的基于图像识别的二维微位移测量系统的第一底座的结构示意图；

图5为本申请提供的一个实施例中基于图像识别的二维微位移测量系统的标定模片的结构示意图。

附图标记说明

基于图像识别的二维微位移测量系统100、第一底座10、第一孔位110、第二底座20、支撑座210、第二孔位220、环形光源30、变焦镜头410、拍摄装置40、标定模片50、标记510、支撑架60、处理器70、无线通信模块80、供电装置90。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1-4，本申请提供一种基于图像识别的二维微位移测量系统100包括第一底座10、第二底座20、环形光源30、变焦镜头410、拍摄装置40、标定模片50、支撑架60、处理器70、无线通信模块80以及供电装置90。所述第一底座10设置有第一孔位110。所述第二底座20设置有多个支撑座210，所述多个支撑座210设置于所述第一底座10表面，且所述第二底座20设置有第二孔位220，所述第二孔位220与所述第一孔位110相对设置。所述环形光源30设置于所述第一底座10与所述第二底座20之间，可拆卸安装于所述第一底座10，且所述环形光源30与所述第一孔位110同心设置。所述变焦镜头410可拆卸安装于所述第二底座20，且通过所述第二孔位220与所述环形光源30相对，所述环形光源30卡扣于所述变焦镜头410。所述拍摄装置40安装于远离所述环形光源30的所述变焦镜头410一端。所述标定模片50设置于被测物体，所述标定模片50表面设置有至少一个标记510，且所述标定模片50与所述第一孔位110相对，用以使得所述拍摄装置40通过所述变焦镜头410与所述环形光源30对所述被测物体进行测量。

所述支撑架60设置于远离所述第一底座10的所述第二底座20表面。所述处理器70设置于所述支撑架60，且所述拍摄装置40与所述处理器70的通讯接口电连接。所述无线通信模块80设置于所述支撑架60，所述处理器70与所述无线通信模块80的通讯接口电连接，且所述无线通信模块80与客户端通过无线通信方式连接。所述供电装置90设置于远离所述第一底座10的所述第二底座20表面，且所述供电装置90与所述环形光源30电连接，所述供电装置90与所述拍摄装置40电连接，所述供电装置90与所述处理器70电连接，所述供电装置90与所述无线通信模块80电连接。

其中，所述变焦镜头410安装于所述拍摄装置40上，并穿过所述第二孔位220与所述环形光源30卡接。所述环形光源30设置在所述第一孔位110处，可拆卸安装于所述第一孔位110周围的所述第一底座10上，使得所述拍摄装置40可以通过所述变焦镜头410与所述环形光源30可以拍摄被测物体上的所述标定模片50。所述环形光源30可以突出显示被测物体边缘和高度的变化，突出原本难以看清的部分，可以用于边缘检测、金属表面的刻字和损伤检测。所述变焦镜头410是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影像和不同景物范围的照相机镜头。变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围。

所述标定模片50具有至少一个标记510，可以用来建立坐标系，具有标定比例。首先，将所述标定模片50移动至所述拍摄装置40视野一侧，并将激光干涉仪示值复位，所述拍摄装置40采集此时图像，并计算出每个所述标记510的中心坐标像素。然后，将所述标定模片50移动一段距离至所述拍摄装置40的另一侧，记录下所述激光干涉仪示值ΔD，并采集移动后的图像，计算出移动后的每个所述标记510的中心坐标像素，获得移动前后图像像素变化量Δp。则可以获得所述标定模片50移动的距离与图像像素之间的关系，获得像素标定系数α＝ΔD/Δp，因此通过将所述激光干涉仪的数值赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有像素标定系数。从而，在实际微位移测量过程中，可以获得所述标定模片50移动前后的图像，并计算所述标定模片50中每个标记510的中心坐标像素的变化量Δp，即可完成标定，获得所述标定模片50移动前后的微位移量ΔD＝Δp×α。通过将所述激光干涉仪赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有标定系数，用以建立坐标系，具有结构简单、便携性好的特点。

在所述基于图像识别的二维微位移测量系统100进行微位移测量时，所述标定模片50安装于被测物体上，且使被测物体与所述第一孔位110相对，使得所述标定模片50位于所述拍摄装置40的拍摄平面内。此时，所述环形光源30与所述拍摄装置40均面向所述标定模片50安装，有利于拍摄所述标定模片50的图像。通过所述拍摄装置40采集的所述标定模片50的图像，并传输至所述处理器70，所述处理器70对采集到的图像进行图像处理，获取所述标定模片50上的至少一个所述标记510的中心点坐标像素。同时，移动所述被测物体100，再次通过所述拍摄装置40采集所述标定模片50的图像，并传输至所述处理器70，通过所述处理器70对采集到的图像进行图像处理，获取移动后的所述标定模片50上的每个所述标记510的中心点坐标像素。根据移动前后的每个所述标记510的中心点坐标像素，计算出所述被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量Δp，则可以获得所述被测物体移动的位移量大小ΔD＝Δp×α以及位移量方向角度。

通过所述基于图像识别的二维微位移测量系统100，只需获得所述被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量Δp即可获知所述被测物体移动的位移量大小以及方向，使得微位移测量系统结构简单、便携性好，避免了零点漂移、线性度失真不稳定易受电磁干扰等问题，使得所述基于图像识别的二维微位移测量系统100的测量精度更高。

请参见图5，在一个实施例中，所述标记510为圆形，所述标记510的直径范围为0.5mm～10mm。

所述标定模片50包括四个直径不同的圆形轮廓所述标记510，且每两个圆形的圆心在一条直线上。其中，以所述标定模片50上1.8mm直径和2.0mm直径的圆形轮廓圆心点构建坐标系中的X轴，以所述标定模片50上1.9mm直径和2.1mm直径的圆形轮廓圆心点构建坐标系中的Y轴。

首先，将所述标定模片50移动至所述拍摄装置40视野一侧，并将激光干涉仪示值复位，所述拍摄装置40采集此时图像，并计算出每个圆形轮廓的圆心坐标像素分别为(x₀，y₀)，(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)。然后，将所述标定模片50移动一段距离至所述拍摄装置40的另一侧，记录下所述激光干涉仪示值ΔD，并采集移动后的图像，计算出移动后的每个圆形轮廓的圆心坐标像素分别为(x′₀，y′₀)，(x′₁，y′₁)，(x′₂，y′₂)，(x′₃，y′₃)，从而获得移动前后每个圆形轮廓的圆心坐标像素变化量Δp0、Δp1、Δp2、Δp3，并对获得移动前后图像像素变化量Δp0、Δp1、Δp2、Δp3取平均，获得移动前后图像像素变化量Δp。则可以获得所述标定模片50移动的距离与图像像素之间的关系，获得像素标定系数α＝ΔD/Δp，从而通过将所述激光干涉仪的数值赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有像素标定系数。

因此，在实际微位移测量过程中，可以获得所述标定模片50移动前后的图像，并计算所述标定模片50中每个圆形轮廓所述标记510的圆心坐标像素的变化量Δp，即可完成标定，获得所述标定模片50移动前后的微位移量ΔD＝Δp×α。通过将所述激光干涉仪赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有标定系数，用以建立坐标系，具有结构简单、便携性好的特点。

在一个实施例中，所述标记510的形状为十字形、三角形或正方形。

其中，所述标记510的图形形状不受限制，可以为十字形、三角形或正方形等形状。

在一个实施例中，所述拍摄装置40为工业相机。

所述拍摄装置40为工业相机，可以逐行扫描具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力，且工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，其光谱范围也比较宽，适合进行高质量的图像处理算法。

在一个实施例中，所述处理器70为微型电脑。

所述工业相机通过所述变焦镜头410与所述环形光源30对所述被测物体进行测量，获得所述标定模片50的图像，并将所述标定模片50的图像传输至所述微电脑。所述微电脑通过图像处理算法，对所述标定模片50中的每个所述标记510进行识别并获得每个所述标记510的中心点坐标像素。从而通过所述微型电脑进行计算获得中心坐标像素的变化量，并获得所述被测物体移动前后的微位移量大小及方向角，实现通过所述基于图像识别的二维微位移测量系统100对所述被测物体的二维微位移测量。

在一个实施例中，所述供电装置90为电池。

所述供电装置90与所述环形光源30电连接，所述供电装置90与所述拍摄装置40电连接，所述供电装置90与所述处理器70电连接，所述供电装置90与所述无线通信模块80电连接，用以给所述基于图像识别的二维微位移测量系统100的每个结构进行供电，以便于移动携带。

在一个实施例中，一种基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法采用如上述任一实施例中所述的基于图像识别的二维微位移测量系统100进行检测，包括：

S10，获取所述标定模片50的标定系数α，并将所述标定模片50固定于被测物体，以所述标定模片50构建坐标系；

S20，根据所述拍摄装置40采集所述标定模片50的第一图像；

S30，根据所述处理器70将所述第一图像进行图像处理，获取所述标记510的第一中心点坐标像素(x_i，y_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S40，移动所述被测物体，并根据所述拍摄装置40采集移动后的所述标定模片50的第二图像；

S50，根据所述处理器70将所述第二图像进行图像处理，获取移动后的所述标记510的第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S60，根据所述第一中心点坐标像素(x_i，y_i)与所述第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)计算所述被测物体移动前后的所述标记510的中心点坐标像素变化量ΔP；

S70，根据所述中心点坐标像素变化量ΔP与所述标定系数α，获取所述被测物体发生的微位移量。

在所述步骤S10中，所述标定模片50具有标定系数α，可以用于构建坐标系。将所述标定模片50固定于被测物体，当所述被测物体移动时，从而所述标定模片50移动。因此，当测量所述被测物体的微位移量时，即可直接测量所述标定模片50的微位移量，从而获得所述被测物体的微位移量大小以及方向角。

在一个实施例中，所述步骤S10包括：

S110，提供一个激光干涉仪，并将所述标定模片50移动至所述拍摄装置40的拍摄范围内，将所述激光干涉仪复位；

S120，根据所述拍摄装置40采集所述标定模片50的移动前图像，并根据所述处理器70将所述移动前图像进行图像处理，获取所述标记510的移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S130，在所述拍摄装置40拍摄范围内移动所述标定模片50，并获取所述激光干涉仪的数值，获取所述标定模片50移动的微位移量大小ΔD；

S140，根据所述拍摄装置40采集所述标定模片50的移动后图像，并根据所述处理器70将所述移动后图像进行图像处理，获取所述标记510的移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S150，根据所述移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)与所述移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，计算中心点坐标像素变化量

S160，根据所述微位移量大小ΔD与所述中心点坐标像素变化量ΔP，获得标定系数α＝ΔD/Δp。

其中，在所述步骤S120与所述步骤S130中移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)与移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)中j＝0，1，2，3，…n。

若所述标定模片50包括多个所述标记510，则可以获知多个所述标记510的中心坐标像素分别为(x₀，y₀)、(x₁，y₁)、(x₂，y₂)、(x₃，y₃)等。记录下所述激光干涉仪获取移动的微位移量大小ΔD。然后，将所述标定模片50移动一段距离，获得移动后的中心点坐标像素(x′₀，y′₀)，(x′₁，y′₁)，(x′₂，y′₂)，(x′₃，y′₃)等，从而获得移动前后每个所述标记510的中心坐标像素变化量Δp0、Δp1、Δp2、Δp3，并对获得移动前后图像像素变化量Δp0、Δp1、Δp2、Δp3取平均，获得移动前后图像像素变化量Δp。则可以获得所述标定模片50移动的距离与图像像素之间的关系，获得像素标定系数α＝ΔD/Δp，从而通过将所述激光干涉仪的数值赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有像素标定系数。因此，在实际微位移测量过程中，可以获得所述标定模片50移动前后的图像，并计算所述标定模片50中每个圆形轮廓所述标记510的圆心坐标像素的变化量Δp，即可完成标定，获得所述标定模片50移动前后的微位移量ΔD＝Δp×α。通过将所述激光干涉仪赋值在所述标定模片50，使得所述标定模片50具有标定系数，用以建立坐标系，具有结构简单、便携性好的特点。

在一个实施例中，在所述步骤S10中，所述标定模片50包括四个尺寸不同的圆形，且每两个圆形的圆心在一条直线上。

所述标定模片50包括四个直径不同的圆形轮廓所述标记510，且每两个圆形的圆心在一条直线上。其中，以所述标定模片50上1.8mm直径和2.0mm直径的圆形轮廓圆心点构建坐标系中的X轴，以所述标定模片50上1.9mm直径和2.1mm直径的圆形轮廓圆心点构建坐标系中的Y轴。

在一个实施例中，在所述步骤S70中，

所述微位移量的大小为ΔD＝Δp×α，所述微位移量的方向角β＝arctan(y′_i-y_i)/(x′_i-x_i)，其中i＝0，1，2，3，…n。

根据所述中心点坐标像素变化量ΔP与所述标定系数α，获取所述被测物体发生的微位移量ΔD＝Δp×α。

当n＝3时，亦即所述标定模片50上设置有四个所述标记510。采集所述标定模片50的第一图像(所述被测物体移动前所述标定模片50的图像)，根据所述微型电脑将所述第一图像进行图像处理，获取每个所述标记510的第一中心点坐标像素(x₀，y₀)，(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，(x₃，y₃)。移动所述被测物体，并采集移动后的所述标定模片50的第二图像(所述被测物体移动后所述标定模片50的图像)，根据所述微型电脑将所述第二图像进行图像处理，获取移动后的每个所述标记510的第二中心点坐标像素(x′₀，y′₀)，(x′₁，y′₁)，(x′₂，y′₂)，(x′₃，y′₃)，从而获得移动前后每个所述标记510的中心坐标像素变化量 并取平均值，获得所述被测物体移动前后的像素变化量为：

ΔP＝(Δp0+Δp1+Δp2+Δp3)/4。

然后，根据所述中心点坐标像素变化量Δp与所述标定系数α，获取所述被测物体发生的微位移量的大小为ΔD＝Δp×α，所述微位移量的方向角β＝arctan(y′_i-y_i)/(x′_i-x_i)，其中i＝0，1，2，3。

因此，通过所述基于图像识别的二维微位移测量系统100及检测方法，可以获得所述被测物体移动前后的中心点坐标像素变化量Δp即可获知所述被测物体移动的位移量大小以及方向，使得微位移测量系统结构简单、便携性好，避免了零点漂移、线性度失真不稳定易受电磁干扰等问题，使得所述基于图像识别的二维微位移测量系统100的测量精度更高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，包括：

第一底座(10)，设置有第一孔位(110)；

第二底座(20)，设置有多个支撑座(210)，所述多个支撑座(210)设置于所述第一底座(10)表面，且所述第二底座(20)设置有第二孔位(220)，所述第二孔位(220)与所述第一孔位(110)相对设置；

环形光源(30)，设置于所述第一底座(10)与所述第二底座(20)之间，可拆卸安装于所述第一底座(10)，且所述环形光源(30)与所述第一孔位(110)同心设置；

变焦镜头(410)，可拆卸安装于所述第二底座(20)，且通过所述第二孔位(220)与所述环形光源(30)相对，所述环形光源(30)卡扣于所述变焦镜头(410)；

拍摄装置(40)，安装于远离所述环形光源(30)的所述变焦镜头(410)一端；

标定模片(50)，设置于被测物体，所述标定模片(50)表面设置有至少一个标记(510)，且所述标定模片(50)与所述第一孔位(110)相对，用以使得所述拍摄装置(40)通过所述变焦镜头(410)与所述环形光源(30)对所述被测物体进行测量；

支撑架(60)，设置于远离所述第一底座(10)的所述第二底座(20)表面；

处理器(70)，设置于所述支撑架(60)，且所述拍摄装置(40)与所述处理器(70)的通讯接口电连接；

无线通信模块(80)，设置于所述支撑架(60)，所述处理器(70)与所述无线通信模块(80)的通讯接口电连接，且所述无线通信模块(80)与客户端通过无线通信方式连接；

供电装置(90)，设置于远离所述第一底座(10)的所述第二底座(20)表面，且所述供电装置(90)与所述环形光源(30)电连接，所述供电装置(90)与所述拍摄装置(40)电连接，所述供电装置(90)与所述处理器(70)电连接，所述供电装置(90)与所述无线通信模块(80)电连接。

2.如权利要求1所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，所述标记(510)为圆形，所述标记(510)的直径范围为0.5mm～10mm。

3.如权利要求1所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，所述标记(510)的形状为十字形、三角形或正方形。

4.如权利要求1所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，所述拍摄装置(40)为工业相机。

5.如权利要求1所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，所述处理器(70)为微型电脑。

6.如权利要求1所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，其特征在于，所述供电装置(90)为电池。

7.一种基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法，其特征在于，采用如权利要求1至6中任一项所述的基于图像识别的二维微位移测量系统，包括：

S10，获取所述标定模片(50)的标定系数α，并将所述标定模片(50)固定于被测物体，以所述标定模片(50)构建坐标系；

S20，根据所述拍摄装置(40)采集所述标定模片(50)的第一图像；

S30，根据所述处理器(70)将所述第一图像进行图像处理，获取所述标记(510)的第一中心点坐标像素(x_i，y_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S40，移动所述被测物体，并根据所述拍摄装置(40)采集移动后的所述标定模片(50)的第二图像；

S50，根据所述处理器(70)将所述第二图像进行图像处理，获取移动后的所述标记(510)的第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)，其中i＝0，1，2，3，…n；

S60，根据所述第一中心点坐标像素(x_i，y_i)与所述第二中心点坐标像素(x’_i，y’_i)计算所述被测物体移动前后的所述标记(510)的中心点坐标像素变化量ΔP；

S70，根据所述中心点坐标像素变化量ΔP与所述标定系数α，获取所述被测物体发生的微位移量。

8.如权利要求7所述的基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法，其特征在于，所述步骤S10包括：

S110，提供一个激光干涉仪，并将所述标定模片(50)移动至所述拍摄装置(40)的拍摄范围内，将所述激光干涉仪复位；

S120，根据所述拍摄装置(40)采集所述标定模片(50)的移动前图像，并根据所述处理器(70)将所述移动前图像进行图像处理，获取所述标记(510)的移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S130，在所述拍摄装置(40)拍摄范围内移动所述标定模片(50)，并获取所述激光干涉仪的数值，获取所述标定模片(50)移动的微位移量大小ΔD；

S140，根据所述拍摄装置(40)采集所述标定模片(50)的移动后图像，并根据所述处理器(70)将所述移动后图像进行图像处理，获取所述标记(510)的移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，其中j＝0，1，2，3，…n；

S150，根据所述移动前中心点坐标像素(x_j，y_j)与所述移动后中心点坐标像素(x′_j，y′_j)，计算中心点坐标像素变化量

S160，根据所述微位移量大小ΔD与所述中心点坐标像素变化量ΔP，获得标定系数α＝ΔD/Δp。

9.如权利要求7所述的基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法，其特征在于，在所述步骤S70中，

所述微位移量的大小为ΔD＝Δp×α，所述微位移量的方向角β＝arctan(y′_i-y_i)/(x′_i-x_i)，其中i＝0，1，2，3，…n。

10.如权利要求7所述的基于图像识别二维微位移测量系统的检测方法，其特征在于，在所述步骤S10中，所述标定模片(50)包括四个尺寸不同的圆形，且每两个圆形的圆心在一条直线上。