[發明專利]一種自動標定裝置及標定方法

在審

• 申請號: 201710496628.9
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107422149A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 宋雙燕
• 申請（專利權）人: 宋雙燕
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及自動標定裝置及標定方法，屬于標定領域。

背景技術

在實驗室河工模型或原型河流表面流速測量廣泛應用大范圍表面流場圖像測試系統。其原理是：在水流表面散播跟隨性能好的示蹤粒子，跟隨水流運動，記錄一定時間間隔的流場圖像，經圖像處理提取示蹤粒子像，在相鄰兩幅流場圖像中進行粒子匹配，找到t₁時刻示蹤粒子經過Δt時間后在t₂時刻的圖像，計算出Δt時間內粒子位移L，從而求得示蹤粒子的速度，對應水流點的速度v：v＝L/Δt，從圖像上提取位移L的單位為像素，為獲取實際流速大小，需要將建立像素與實際尺度之間的關系，該過程稱為標定，a＝l/N，a為單位像素對應的實際尺寸，l、N分別為水流表面實際長度與圖像上對應的像素數。

原型河流應用時，攝像機只能架設在岸灘上，為獲取河流中心的流速，攝像機需要以一定角度傾斜布置，導致采集的圖像不同區域存在不同的變形。因此，迫切需要一種自動標定裝置。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種自動標定裝置及標定方法，通過追蹤兩束激光的交叉點，運用幾何關系建立圖像像素與實際尺度轉換關系，實現自動標定。

技術方案：為實現上述目的，本發明的自動標定裝置，包括第一旋轉托盤、第二旋轉托盤、第一激光發射裝置和第二激光發射裝置，所述第一激光發射裝置位于第一旋轉托盤上，第二激光發射裝置位于第二旋轉托盤上，所述第一旋轉托盤通過軸承安裝在第一升降桿上，第一升降桿安裝在第一液壓裝置上，第一液壓裝置上設有第一腳踏板；所述第二旋轉托盤通過軸承安裝在第二升降桿上，第二升降桿安裝在第二液壓裝置上，第二液壓裝置上設有第二腳踏板，在第一旋轉托盤和第二旋轉托盤上均設有通孔，兩個通孔之間連接有軟管，軟管內設有液體，在河岸上安裝有攝像機。

作為優選，所述第一旋轉托盤和第二旋轉托盤上均安裝有角度傳感器。

作為優選，所述第一旋轉托盤和第二旋轉托盤上均設有水平儀。

一種自動標定裝置的標定方法，包括以下步驟：

(1)通過水平儀將第一旋轉托盤和第二旋轉托盤調整在水平位置，將第一旋轉托盤通過第一液壓裝置調整到河流最低水位，通過第二液壓裝置帶動第二旋轉托盤移動，在第一旋轉托盤和第二旋轉托盤之間連接軟管，在軟管內倒入液體，通過第二腳踏板帶動第二旋轉托盤和第一旋轉托盤上的軟管內的液體液面在同一高度，第二液壓裝置停止工作；

(2)轉動第一旋轉托盤和第二旋轉托盤，使第一激光發射裝置和第二激光發射裝置發射的第一激光和第二激光兩束光重合,第一激光和第二激光中心點之間的距離為A，以第一激光中心為原點，與第二激光中心連線為X軸，根據右手定則建立原型坐標系；

(3)轉動第一旋轉托盤，第一旋轉托盤上的角度傳感器顯示讀數為a₁₁，轉動第二旋轉托盤，第二旋轉托盤上的角度傳感器顯示讀數為a₂₁，攝像機拍攝激光圖像M1，兩束激光交點P1在圖像坐標系上的坐標為(x_{M 1},y_{M 1})，在原型坐標系上的坐標為(x₁,y₁)，則有：

y₁＝A/(cot a₁₁+cot a₂₁)

x₁＝y₁ cot a₁₁；

(4)轉動第一旋轉托盤，第一旋轉托盤上的角度傳感器顯示讀數為a₁₂，轉動第二旋轉托盤，第二旋轉托盤上的角度傳感器顯示讀數為a₂₂，攝像機拍攝激光圖像M2，兩束激光交點P2在圖像坐標系上的坐標為(x_M2,y_{M 2})，在原型坐標系上的坐標為(x₂,y₂)，則有：

y₂＝A/(cot a₁₂+cot a₂₂)

x₂＝y₂ cot a₁₂；

(5)P1和P2之間的實際距離為：

(6)P1和P2之間在圖像上的像素距離為：

(7)則單位像素與實際尺度之間的關系為：

a＝l/N。