(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 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111564369.1 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 张旭　陈雷　刘刚　王志聪　 郭悠悠　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 代理人 张勇 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/246(2017.01) G06V 10/74(2022.01) G06K 9/62(2022.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于图像配准的导波频散曲线模态追 踪方法及系统 (57)摘要 本发明属于导波 结构健康 监测领域， 提供了 一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方 法及系统， 利用同一导波模态相邻频散点间模态 振型所具有的极高相似性， 通过提取各频散点对 应的模态振型图， 依据波数将其划分为图像序 列， 由所述的一次图像配准模块对相邻图像序列 中的频散点模态振型图进行图像配准， 计算图像 间的结构相似度来筛选误匹配的频散点， 其中针 对误匹配频散点的模态振型图需进行位移反转 及二次图像配准， 结合配准结果中SSIM的最大值 来追踪相邻图像序列中的各阶导波模态， 依序循 环， 直至所有图像序列中的频散点都已配准完 毕， 以实现导波的多模态分离， 并绘制各阶模态 导波频散曲线， 以分析导波信号及提取结构损伤 信息。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114240899 A 2022.03.25 CN 114240899 A 1.一种基于图像 配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 提取各频散点对应的模态振型图； 按照波数将模态振型图划分为图像序列； 根据图像序列和模态追踪算法得到所有图像序列的配准结果； 其中， 所述模态追踪算 法为： 对相 邻图像序列中的频散点模态振型图进 行一次图像配准， 筛选误匹配的频散点， 针 对误匹配频散点的模态振型图进行位移反转及二次图像 配准； 基于所有图像序列的配准结果， 结合配准结果中结构相似度的最大值来追踪相邻图像 序列中的各阶导波模态， 绘制各阶模态导波频散曲线， 根据各阶模态导波频散曲线提取结 构损伤信息 。 2.如权利要求1所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 所述按照波数将模态振型图划分为图像序列， 包括： 选择待分离频散点的频率区间以及波 束区间； 对相同波数的频散点进行归类， 按照波数从小到大的顺序， 划分为K组图像序列， 其中 每组图像序列中都含有不同频率频散点的模态振型图。 3.如权利要求1所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 对相邻图像序列中的频散点模态振型图进行一次图像 配准， 包括如下步骤： 按照波数从小到大的顺序， 先将初始图像序列中的所有模态振型图都设为模板图； 从下一组相邻图像序列中依序选取待配准频散点的模态振型图与初始图像序列中的 所有模板图进行两 两配准； 评估两两配准图像之间的结构相似度， 相似度越大， 图像 配准率越高。 4.如权利要求3所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 所述两两配准图像之间的结构相似度通过采用高斯核函数计算图像的均值、 方差及协方 差， 从亮度、 对比度和结构三方面评估。 5.如权利要求1所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 所述筛选误匹配的频散点之前包括是否有重复匹配散射点的判断， 判断的条件为： 同一模 态相邻频散点的模态振型图， 在沿不同坐标轴方向上的位移分布完全相反。 6.如权利要求1所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 所述筛选误匹配的频散点包括： 对比重复匹配频散点与同一模板图像频散点的结构相似度 指数， 认定结构相似度指数最大 的频散点与模板频散点属于同一模态， 即是一对有效匹配 的频散点， 从而筛 选出其余误匹配的频散点。 7.如权利要求1所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法， 其特征在于， 所述针对误匹配频散点的模态振型图进行位移反转及二次图像 配准， 包括如下步骤： 对误匹配的频散点模态振型图进行处理， 将图像中的颜色反向排序， 从而实现位移分 布的反转， 得到反转后频散点的模态振型图； 将反转后的频散点模态振型图重新与上一组相邻图像序列中的所有模板图像进行二 次配准， 并重新计算结构相似度； 根据结构相似度的最大值， 确定振型反转后的频散点与 上一组相邻图像序列中的对应 的模式点属于同一条模态频散曲线。 8.一种基于图像 配准的导波频散曲线模态追踪系统， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114240899 A 2模态振型图提取模块， 被 配置为： 提取 各频散点对应的模态振型图； 模态振型图预处 理模块， 被 配置为： 按照波数将模态振型图划分为图像序列； 图像序列配准模块， 被配置为： 根据图像序列和模态追踪算法得到所有图像序列的配 准结果； 其中， 所述模态追踪算法为： 对相 邻图像序列中的频散点模态振型图进 行一次图像 配准， 筛选误匹配的频散点， 针对误匹配频散点的模态振型图进行位移反转及二次图像配 准； 导波频散曲线绘制模块， 被配置为： 基于所有图像序列的配准结果， 结合配准结果中结 构相似度的最大值来追踪相邻图像序列中的各阶导波模态， 绘制各阶模态导波频散曲线， 根据各阶模态导波频散曲线提取 结构损伤信息 。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一项 所述的一种基于图像配准的导波频散曲线模态追踪方法 中的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的一 种基于图像 配准的导波频散曲线模态追踪方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114240899 A 3