[實用新型]一種光電跟蹤測量系統

有效

• 申請號: 202022742974.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN214010305U
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 李醒飛;于惠莉;岳鳳發
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01C11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本實用新型公開一種光電跟蹤測量系統，由光電成像系統、伺服驅動控制系統以及圖像跟蹤系統三個組成部分；其中，光電成像系統的前端探測部分由可見光相機對目標圖像進行采集；圖像跟蹤系統由圖像采集、圖像跟蹤處理算法以及控制量輸出組成對目標進行識別與跟蹤，進一步得到控制偏差量，然后輸出到伺服驅動控制系統，實現對目標圖像的連續測量。本實用新型通過測量隨波運動的目標圖像在光電跟蹤系統視覺中的位置變化，對運動目標檢測算法進行對比，得到適合的目標檢測方法，來對目標進行檢測，在此基礎上，通過光電跟蹤系統對目標位置進行實時采集的目標圖像進行處理和分析，最終實現對波高的實時連續測量的目的。

技術領域

本實用新型屬于海洋觀測領域，具體涉及一種光電跟蹤測量系統。

背景技術

波高是海洋工程、海洋預報、防災減災等領域重要的輸入參數之一。波高的監測和測量對人類預防海洋自然災害以及生產生活至關重要，目前測量方法存在不同缺陷，人工觀測測量波高誤差較大，浮標測量的布放回收成本高，無法對浮標傳感器進行定期量值溯源，經常出現丟失、損壞、測量失敗的情況，不能及時進行維護和修理。因此，研究非接觸式波高測量方法，利用光電跟蹤測量系統和圖像處理技術相結合的測量方法對波高的測量具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，采用光電跟蹤測量系統并結合圖像處理技術創新提出了一種基于光電跟蹤測量系統。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種光電跟蹤測量系統，包括依次連接的光電成像系統、圖像跟蹤系統和伺服驅動控制系統，伺服驅動控制系統的輸出端與光電成像系統連接，所述光電成像系統包括依次連接的成像單元、光電傳感器和圖像輸出單元；所述圖像跟蹤系統包括依次連接的圖像采集單元和圖像跟蹤處理單元。

進一步的，所述伺服驅動控制系統由直流伺服電機、伺服驅動器以及二維轉臺組成以實現對光電成像系統的驅動與承載。

與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是：

本實用新型使用光電跟蹤測量系統分別進行了模擬波高實驗和實際波高實驗，通過對圖像測量方法、傳感器測量方法和融合測量方法分別計算得到的波浪波高測量值進行比對發現：

(1)圖像測量方法所得結果與實際測量值相比可知：在模擬波高測量中，圖像測量方法所得的波浪波高的誤差率相對較小，在實際水槽的波高測量實驗中，由于系統采集到的目標是經過玻璃媒介，會對圖像識別與跟蹤存在一定的偏差，因此，該方法的測量精度會受到較大的影響，造成較大的誤差。但此測量方法也能在一定程度上反映波浪的波高值。當激光傳感器或者角度傳感器出現故障時，圖像測量方法可以作為一種波浪波高值測量的依據，增加波高測量的冗余性。

(2)系統傳感器測量方法所得結果與實際測量值相比可知：在模擬波高測量中，系統傳感器測量方法所得的波浪波高的誤差率相對較小，在實際水槽的波高測量實驗中，系統傳感器測量方法得到的波浪波高值與實際值存在偏差，但此種方法也能在一定程度上反映模擬波浪和實際波浪的波高值。

(3)融合測量方法所得結果與實際測量值相比可知：在模擬波高測量中，融合測量方法所得的波浪波高的誤差率最小，在實際水槽的波高測量實驗中，雖然融合測量方法得到的波浪波高值與實際值有一定的偏差，但此種方法能更好的反映模擬波浪，對實際波浪的波高值也能在一定程度上體現出來。

(4)使用光電跟蹤系統測量波高，屬于非接觸式測量，相比較原有波浪測量方式有易于安裝布放、維護成本低、操作簡便、自動化程度高等有優點。

附圖說明

圖1是光電跟蹤測量系統的結構示意圖。

圖2是光電跟蹤測量系統的原理圖。

圖3是本實用新型的融合測量方法波浪高度測量值與實際波高值對比。