[發明專利]船模運動測量方法和系統

無效

• 申請號: 200610168183.3
• 申請日: 2006-12-15
• 公開（公告）號: CN101201241A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 孟祥緯;高峰;劉長山
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華黃驊港務有限責任公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03;G01M10/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司
• 代理人: 王昭林;南霆

技術領域

本發明涉及一種運動測量方法和系統，更具體地，涉及一種船模運動測量方法和系統。

背景技術

目前，船模試驗是研究港工設計問題最常用的手段，在水工試驗涉及到船模運動量的測試時，以往傳統的手段主要是利用直接在船模本身放置連桿式升沉儀和橫縱移儀等機械式裝置測量船模行進中的運動量試驗(船模運動的六個自由度分別為：縱搖、橫搖、垂蕩、艘搖、縱蕩、橫蕩)，利用這些機械機構進行船模搖角和升沉測量的手段在國內外均有較普遍的應用。

圖1示出了此類機構的示意圖，該機構為四連桿機構組成的升沉儀及縱搖儀。機構安裝在船模的中縱剖面內，升沉與搖角的記錄是各自獨立的。當升沉桿BE上下移動時，引起連桿BC、AB的移動，即圖中的三角形ABC運動，使得A點運動，通過A點所連接的加速度計等裝置測量其線位移，并在記錄裝置中記錄縱向的升沉位移。

而當船模發生縱搖運動時，縱搖桿DE移動，從而縱搖運動引發圖中連桿組成的三角形BDE和平行四邊形BCHE運動，使得與上述三角形BDE和平行四邊形BCHE連接的I點運動，通過I點所連接的陀螺儀或電位計測量等裝置測量其角位移，并在記錄裝置中記錄縱搖的角度位移。

可以看出，利用上述傳統測量裝置進行船模運動量測量，需要將測量裝置安裝在船模的船體上，由于其機械裝置本身的慣性勢必對船模自身運動產生影響，而且不能同時考慮六個自由度位移之間的影響，因此測量會存在較大誤差。

因此，實有必要設計一種新的船模運動測量方法和系統，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非接觸式的、能夠精確測量運動量的船模運動測量方法和系統。

為了實現上述目的，本發明的船模運動測量方法是這樣設計的：

根據本發明的船模運動測量方法，包括以下步驟：

a.采集運動船模的視頻圖像；

b.從所述視頻圖像中以預定時間間隔提取圖像幀；

c.在所述圖像幀中獲取船標信號的屏幕坐標；

d.將船標的屏幕坐標轉換為空間坐標；

e.根據所述船標的空間點坐標，得出船模的運動分量。

其中，步驟a還包括：

a1.調節鏡頭位置以獲取完整的船模圖像；

a2.調節焦距以獲得預定的圖像分辨率。

其中，步驟b還包括：b1.通過插值方法，對所述提取出的圖像幀進行插值，得到所述預定時間間隔內的其他圖像幀。

其中，步驟d包括：利用建立在船模上的相對坐標系，將船標的屏幕坐標轉換為空間坐標。

其中，通過下式將船標的屏幕坐標轉換為空間坐標：

x=xG+Cuxu+Cvxv+Cwxwy=yG+Cuyu+Cvyv+Cwywz=zG+Cuzu+Cvzv+Cwzw]]>

其中，(x，y，z)為船標的空間固定坐標，(u，v，w)為船標在船模上相對坐標系中的相對坐標，Cux、Cuy、Cuz、Cvx、Cvy、Cvz、Cwx、Cwy、Cwz是相對坐標系P-UVW與固定坐標系O-XYZ的方向余弦，(xG，yG，zG)為船模重心G在空間坐標系中的坐標。

而本發明的船模運動測量系統是這樣設計的：

根據本發明的一種船模運動測量系統，包括：

具有發光源的船標，所述船標與船模連接；

接收來自船模的光信號，生成并輸出船模視頻圖像的圖像采集單元；

以預定時間從所述船模視頻圖像中獲取離散圖像的圖像采樣單元，；

從所述離散圖像中識別船標的屏幕坐標信號識別單元；

將船標的屏幕坐標轉換為空間坐標的坐標變換單元；