一种基于视觉和盲源分离的振动检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110068388A(43)申请公布日2019.07.30(21)申请号201910246617.4(22)申请日2019.03.29(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人彭聪周乾王雁刚江驹(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人向妮(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)G06T5/00(2006.01)G06F17/16(2006.01)G06K9/00(2006.01)H04N5/232(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图2页(54)发明名称一种基于视觉和盲源分离的振动检测方法(57)摘要本发明公开一种基于视觉和盲源分离的振动检测方法，包括：利用高速工业相机采集包含振动信号的振动视频；将所述振动视频进行基于Riesz变换的视频放大处理，得到像素级的振动视频；在放大处理后的振动视频中选择感兴趣的振动测试点；对选择的振动测试点进行基于相位方法的运动位移以及振动频率的提取，得到所述振动测试点的时域振动信号；对所述时域振动信号采用独立成分分析法进行盲源分离解算；基于振源能量理论和谱峭度理论，将解算后的振动信号与各振动测试点进行匹配，得到振动测试点所对应的分离后的振动信号。本发明可适用于工业现场多源振动信号的检测识别系统中，可以有效的检测并分离由多个振动源产生的混杂的振动信号。CN110068388ACN110068388A权利要求书1/4页1.一种基于视觉和盲源分离的振动检测方法，其特征在于，包括：步骤一，利用高速工业相机采集包含振动信号的振动视频；步骤二，将所述振动视频进行基于Riesz变换的视频放大处理，得到像素级的振动视频；步骤三，在放大处理后的振动视频中选择感兴趣的振动测试点；步骤四，对选择的振动测试点进行基于相位方法的运动位移以及振动频率的提取，得到所述振动测试点的时域振动信号；步骤五，对所述时域振动信号采用独立成分分析法进行盲源分离解算；步骤六，基于振源能量理论和谱峭度理论，将解算后的振动信号与各振动测试点进行匹配，得到振动测试点所对应的分离后的振动信号。2.根据权利要求1所述的振动检测方法，其特征在于，所述步骤一中：所述高速工业相机的帧率能够达到3000fps的高速工业相机，并采用无频闪的LED灯作为光源；所述高速工业相机基于高速CoxPress-6协议连接图像采集卡。3.根据权利要求2所述的振动检测方法，其特征在于，所述高速工业相机每秒采集到的振动视频数据量Cimg/s为：式中，Cimg/s的单位是Gb，Hpix和Vpix分别是视频图像的水平分辨率和垂直分辨率，Dcol是色彩深度，Chcol是色彩通道数，fps是高速工业相机的帧率。4.根据权利要求1所述的振动检测方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：通过Riesz金字塔的三个参数来计算全局运动中的局部幅值A和局部运动方向θ，所述三个参数包括输入子带I和两个金字塔变换系数R1、R2，计算方法如下：式中，φ表示能够表征局部运动的局部相位；根据四元数的定义r＝a+bi+cj，将表述Riesz金字塔的参数组(I,R1,R2)作为四元数r的参数，得到Riesz金字塔的四元数表达式如下：r＝Acos(φ)+Asin(φ)cos(θ)i+Asin(φ)sin(θ)j(4)式中，i和j表示四元数的虚部；对式(4)进行归一化处理后得到:计算四元数相位，对得到的四元数相位首先进行时域，然后再进行空间平滑处理，最后再进行视频放大。5.根据权利要求4所述的振动检测方法，其特征在于，计算四元数相位，对得到的四元2CN110068388A权利要求书2/4页数相位首先进行时域，然后再进行空间平滑处理，最后再进行视频放大，具体包括：(1)对四元数相位进行时域滤波处理假设在单个尺度ωr中的单个像素点(x,y)处，归一化处理后的Riesz金字塔系数是r1,r2,...,rm...,rn,其中,rm＝cos(φm)+isin(φm)cos(φm)+jsin(φm)sin(φm)，然后每一项与前一项相除再取对数,计算得到连续系数之间的相位差的理论值如下:-1-1log(r1),log(r2r1)......log(rnrn-1)(6)式中，当局部运动方向近似值θm＝θ+ε，其中ε为极小值，也即每个像素处局部方向随时间大致恒定，式(6)的展开式如下:-1rmrm-1＝cos(φm-φm-1)+isin(φm-φm-1)cos(θ)+jsin(φm-φm-1)sin(θ)+O(ε)(7)忽略极小项，并对式(7)中的每个三角函数项在局部进行泰勒近似后得到：i([φm-φm-1])cos(θ)+j([φm-φm-1])sin