基于智能手机与图像处理的转速测量系统
摘要文本
本发明公开了属于转速测量技术领域的一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统。所述系统由顺序相连的图像采集模块、图像处理模块和信号处理及分析模块组成，图像采集模块用于获取旋转部件表面图像序列；图像处理模块用于将图像序列转化为表征图像相似度的一维信号；信号处理及分析模块用于对重构的一维信号进行频谱分析，得到旋转频率。本发明采用图像传感器采集图像，通过图像处理和信号处理技术，分析被测部件旋转运动引起的图像灰度分布的周期性变化，根据旋转频率和转速的线性关系，最终获得转速。本发明将转速测量与智能手机相结合，可实现远距离非接触的转速测量，准确性高，解决了现有转速传感器布点布线困难的问题。 来源：百度马 克 数据网
申请人信息
- 申请人:华北电力大学
- 申请人地址:100000 北京市昌平区朱辛庄北农路2号
- 发明人: 华北电力大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于智能手机与图像处理的转速测量系统 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN201810039561.0 |
| 申请日 | 2018年1月16日 |
| 公告号 | CN108333383B |
| 公开日 | 2024年1月16日 |
| IPC主分类号 | G01P3/38 |
| 权利人 | 华北电力大学 |
| 发明人 | 王天宇; 闫勇; 王丽娟; 胡永辉 |
| 地址 | 北京市昌平区回龙观镇北农路2号 |
专利主权项内容
1.一种基于智能手机与图像处理的转速测量系统的转速识别方法，其特征在于，所述转速测量系统包括：顺序连接的图像采集模块(3)、图像处理模块(4)以及信号处理与分析模块(5)，在被测旋转部件(1)的一侧放置智能手机(2)，通过控制智能手机(2)的摄像头对被测旋转部件(1)表面成像，所述图像采集模块(3)用于采集被测旋转部件(1)表面的图像序列，并将采集的图像序列传输到图像处理模块(4)进行处理；所述图像处理模块(4)用于将采集的图像序列转化为表征图像相似度的一维信号，并将信号送入信号处理与分析模块(5)；所述信号处理与分析模块(5)用于对转化的一维信号进行频谱分析和转速计算；所述转速测量方法通过分析被测旋转部件旋转运动引起的图像灰度分布周期性变化，最终得到被测旋转部件的转速，具体包括以下步骤：步骤1：利用图像传感器采集被测旋转部件的表面成像，获得图像序列，并将其传输到图像处理模块进行图像处理；所述步骤1中，以获取的第一张图像为参考，采用图像相似度算法计算图像序列中每一张图像与第一张图像的相似度，将图像序列的相似度转化为一维信号，假设图像X和图像Y的分辨率大小为m×n，则图像X和图像Y的相似度计算公式为：式中，r为图像X和图像Y的相似度, X(i, j)和Y(i, j)分别表示图像X和图像Y在像素点(i, j)处的灰度值，和/>分别为图像X和图像Y的平均灰度；步骤2：采用图像相似度评价算法将图像序列转化为表征图像相似度的一维信号，送入信号处理与分析模块进行频谱分析，得到旋转频率，再根据旋转频率f和转速RPM的线性关系RPM＝60f，计算得到转速；所述步骤2中，采用线性调频变换方法对重构的图像相似度信号进行频谱分析，所述线性调频变换方法的数学模型为：RPM＝60f式中，S(k)为相似度信号，k＝1, 2, ..., N，k为相似度信号点的序数，N为相似度信号的长度；R(m)为相似度信号S(k)经线性调频变换后得到的高分辨率频谱；为线性调频变换核，其中，m＝0, 1, ..., M-1，m为线性调频变换点的序数，M为线性调频变换的计算点数；f为手机摄像头的帧率，[f, f]为线性调频变换的频率范围，f为相似度信号S(k)经傅里叶变换后得到的主频值；RPM为由相似度信号S(k)计算得到的转速，f为旋转频率。s01F