陈昌川^{1, 3},
李奎^{1, 3},
乔飞^2,,,
姜宏伟²,
赵曼淇²,
公茂盛⁴,
王海宁^{1, 3},
张天骐^{1, 3}
1.重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 400065
2.清华大学电子工程系 北京 100084
3.重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室 重庆 400065
4.中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室 哈尔滨 150080
基金项目:国家重点研发计划(2017YFC1500601)，国家自然科学基金(61671095, 61771085, 61702065, 61701067)；重庆市研究生教育教学改革研究重点项目(yjg192019)

详细信息

作者简介:陈昌川：男，1978年生，副教授，研究方向为智能信息处理、图像处理、移动通信
李奎：男，1990年生，硕士生，研究方向为图像与信号处理、目标检测与识别
乔飞：男，1977年生，副研究员，博士，研究方向为集成智能、信号处理
姜宏伟：男，1996年生，硕士生，研究方向为图像处理
赵曼淇：男，1997年生，博士生，研究方向为无人机目标检测追踪
公茂盛：男，1976年生，研究员，博士，研究方向为地震工程研究
王海宁：男，1994年生，硕士生，研究方向为模式识别、图像处理
张天骐：男，1971年生，教授，博士，研究方向为语言信号处理、图像处理、通信信号的调制解调、盲处理、神经网络实现以及FPGA、VLSI实现

通讯作者:乔飞　qiaofei@tsinghua.edu.cn

中图分类号:TN911.73; TP391.4

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出版历程

收稿日期:2019-10-16
修回日期:2020-04-12
网络出版日期:2020-04-28
刊出日期:2020-10-13

Measurement Algorithm of Building Vibration Displacement Based on Image Signal Processing

Changchuan CHEN^{1, 3},
Kui LI^{1, 3},
Fei QIAO^2,,,
Hongwei JIANG²,
Manqi ZHAO²,
Maosheng GONG⁴,
Haining WANG^{1, 3},
Tianqi ZHANG^{1, 3}
1. School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
2. Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3. Chongqing Key Laboratory of Signal and Information Processing, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
4. Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China
Funds:The National Key R&D Program of China (2017YFC1500601), The National Natural Science Foundation of China (61671095, 61771085, 61702065, 61701067), The Key Research Projects in Teaching Reform of Postgraduate Education in Chongqing City (yjg192019)


摘要
摘要:针对地震后高层建筑物结构损伤监测问题，该文提出一种基于方向码匹配(OCM)和边缘增强匹配(EEM)算法的微小位移测量算法。该算法先将原始图像梯度信息与像素强度融合，增强图像信息；采用相位相关法进行匹配运算，匹配速度比归一化互相关法提升了96.1%；最后使用亚像素插值法，使测量结果达到亚像素精度。实验结果表明，该文算法避免了OCM和EEM算法量化过程中图像梯度信息的损失，大大提高了模板匹配精度，匹配速度比OCM提升了43.3%，比EEM提升了19.6%。
关键词:图像处理/
位移测量/
模板匹配/
亚像素
Abstract:A micro-displacement measurement algorithm is proposed based on the Orientation Code Matching (OCM) and Edge Enhanced Matching (EEM) algorithms for monitoring the structural damage of tall buildings after earthquake. The algorithm first fuses the gradient information of the original image with the pixel intensity to enhance the image information; Then the phase correlation method is used to perform the matching operation, the matching speed is 96.1% higher than the normalized cross-correlation method; Finally, the sub-pixel interpolation method is used to make the measurement achieve sub-pixel accuracy. Experimental results show that the proposed algorithm avoids the loss of image gradient information during the quantization of OCM and EEM algorithms, greatly improves the template matching accuracy, and the matching speed is 43.3% higher than OCM and 19.6% higher than EEM.
Key words:Image processing/
Displacement measurement/
Template matching/
Subpixel



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