本发明涉及测速，尤其涉及一种空间滤波测速装置及测试方法。
背景技术：
1、空间滤波测速法(sfv)最早由ator在60年代提出，具体为：在某一探测范围内，光源照射一个以v0沿x0方向移动的被测物体表面，由于被测物表面是粗糙的，表面特征经漫反射通过透镜l经光栅sf调制，最终成像在光电探测器pd上。随着被测物表面特征不断改变，光栅sf调制后的图像呈现明暗交替变化的交流特征，该交流的频率信息和物体表面移动速度呈线性比例关系，若被测物速度是v0，镜头l的放大倍数是m，光栅sf调制周期是p，光电探测器pd呈现的频率是f0，那么四者有以下关系
2、
3、整个空间滤波系统主要由补光灯、镜头、光栅、线阵ccd探测器、频率计算器组成，这种基础构架组成的空间滤波测速装置在使用过程中存在如下三个问题，限制了产品使用的推广，其一，空间滤波测速装置根据前后方向上的位移变化量x0计算x轴向上速度，抖动工况下，采集的图像信息也会存在抖动，轻微抖动造成的图像晃动会在正常的速度上叠加抖动分量引起速度测量误差，这个抖动可能是左右方向平移量y0，左右方向上倾角变化α，上下方向上平移量z0，前后方向上倾角变化β；由于线阵ccd探测器成像面积仅限于狭小的线阵上，在剧烈抖动情况下，甚至会出现前后帧图像在线阵ccd探测器有效窗口内无交集，导致测速功能彻底失效；其二，空间滤波测速装置遇到有浅层积水的表面会出现测速失效的情况，主要原因是水面无明暗变化的颗粒物，只有水层中或者水底中的颗粒物有成像特征变化，但这种特征变化相对于物体表面的明暗变化过于微弱，导致测速无效；其三，空间滤波测速装置测量是固定焦距范围内，平行与线阵ccd探测器接触面的相对运动速度，这对安装角度提出了很高的精度要求，安装高度也受焦距限制，安装后需要不断调试才能达到精准测量非接触面的相对速度。为此，需要对现有技术作进一步的改进。
技术实现思路
1、本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术，提供一种能适应抖动环境下测速的空间滤波测速装置。
2、本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术，提供一种能实现积水路面测速空间滤波测速装置。
3、本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术，提供一种能实现焦距变化下测速的空间滤波测速装置。
4、本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术，提供一种应用有如上述空间滤波测速装置的测试方法。
5、本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种空间滤波测速装置，包括：
6、光源，用于照射被测物表面；
7、成像系统，包括光学组件和探测器，所述光学组件用于使被测物表面经反射后再调制而成像至探测器上；
8、其特征在于还包括：
9、三轴重力加速度传感器，用于测量探测器在前后两帧图像成像过程中y轴上的平移量、z轴上的图像缩放量和x轴上的倾角变化；
10、处理器，与三轴重力加速度传感器相电连接，用于根据三轴重力加速度传感器的检测结果而进行y轴上的平移量调整和z轴上的图像缩放调整，以补偿后帧图像的成像窗口，进而根据前后两帧图像仅有x轴上的倾角变化而计算得到速度。
11、所述空间滤波测速装置还包括用于调制信号的像素保持单元和用于对调制信号进行采样的采样模块，所述像素保持单元和采样模块相连接，所述像素保持单元和采样模块均与处理器相电连接。
12、为解决上述第二个技术问题，所述空间滤波测速装置还包括用于对像素保持单元输出的调制信号进行提取的增益选频放大单元，上述的像素保持单元根据其输出的调制信号而择一选择直接与信号采样模块的端口相连接或选择通过增益选频放大单元而与信号采样模块的端口相连接。通过增益选频放大单元可以把仅有的微弱有用信号提取出来，从而解决经过水面的情况时，空间滤波测速仪测速失效的问题。
13、优选地，所述增益选频放大单元至少包括用于过滤直流分量的过滤模块、用于调节信号放大倍数的放大模块、用于带通滤波的滤波模块中的一种或多种。
14、为解决上述第三个技术问题，优选地，所述空间滤波测速装置还包括与处理器相电连接的调节器，所述调节器用于在三轴重力加速度传感器识别到z轴上的位移超过预设值时，则调节光学组件和探测器之间间距。该调节器能实现空间滤波测速装置与接触面不同距离下的正常工作。
15、优选地，所述探测器为面阵ccd探测器。
16、本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有如上述的空间滤波测速装置的测试方法，其特征在于：根据前一段时间计算的空间滤波调制波频率范围设定下一时段频率识别的频谱窗口大小，
17、(β-αf)≤f′≤(β+αf)
18、其中，f′为需要找寻下一时段的中心频率，β为固有的成像窗口系数，α为成像窗口缩放系数，f为前一段时间计算的空间滤波调制波中心频率，若β-αf小于0，则将β-αf设置为0；
19、获取满足上述条件的f′的极值点，并根据下述公式计算得到被测物的速度v；
20、
21、其中，p为调制周期，m为被测物的放大倍数。
22、与现有技术相比，本发明的优点在于：通过三轴重力加速度传感器测量探测器在前后两帧图像成像过程中y轴上的平移量、z轴上的图像缩放量和x轴上的倾角变化；处理器与三轴重力加速度传感器相电连接，用于根据三轴重力加速度传感器的检测结果而进行y轴上的平移量调整和z轴上的图像缩放调整，以补偿后帧图像的成像窗口，进而根据前后两帧图像仅有x轴上的倾角变化而计算得到速度。这样保证成像的前后帧图像信息仅有x轴方向上的变化，从而消除了抖动情况下速度测量不准的情况。
1.一种空间滤波测速装置，包括：
2.根据权利要求1所述的空间滤波测速装置，其特征在于：所述空间滤波测速装置还包括用于调制信号的像素保持单元和用于对调制信号进行采样的采样模块，所述像素保持单元和采样模块相连接，所述像素保持单元和采样模块均与处理器相电连接。
3.根据权利要求2所述的空间滤波测速装置，其特征在于：所述空间滤波测速装置还包括用于对像素保持单元输出的调制信号进行提取的增益选频放大单元，上述的像素保持单元根据其输出的调制信号而择一选择直接与信号采样模块的端口相连接或选择通过增益选频放大单元而与信号采样模块的端口相连接。
4.根据权利要求3所述的空间滤波测速装置，其特征在于：所述增益选频放大单元至少包括用于过滤直流分量的过滤模块、用于调节信号放大倍数的放大模块、用于带通滤波的滤波模块中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的空间滤波测速装置，其特征在于：所述空间滤波测速装置还包括与处理器相电连接的调节器，所述调节器用于在三轴重力加速度传感器识别到z轴上的位移超过预设值时，则调节光学组件和探测器之间间距。
6.根据权利要求5所述的空间滤波测速装置，其特征在于：所述探测器为面阵ccd探测器。
7.一种应用有如上述权利要求1～6任一项所述的空间滤波测速装置的测试方法，其特征在于：根据前一段时间计算的空间滤波调制波频率范围设定下一时段频率识别的频谱窗口大小，
