[發明專利]一種紋影圖像的運動、參數識別方法及系統

有效

• 申請號: 202210658880.6
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114757993B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 汪運鵬;王粵;姜宗林
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/66;G06T7/20;G06F30/20;G01M9/06;G06F119/14
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，包括如下方法步驟：

步驟1、在運動模型的壁面固定設有多個標記光源，每個所述標記光源的燈心安裝方向與紋影光源的光路平行，且面向紋影相機用于標記運動模型的運動軌跡；

步驟2、風洞試驗后，獲得包含有運動模型和標記光源的原始紋影圖像，識別所述原始紋影圖像中的標記光源的位置像素點，獲得每張所述原始紋影圖像中每個所述標記光源的像素坐標；

步驟3、利用步驟2處理后的紋影圖像中某一時刻、上一時刻的每個所述標記光源的所述像素坐標和運動模型的質心坐標計算運動模型的俯仰角姿態變化，獲得某一時刻相對于所述原始紋影圖像的起始時刻的運動模型的姿態角的變化量；

步驟4、以步驟2處理后的紋影圖片中的某一固定點作為原點，建立參考坐標系，將每個所述標記光源的所述像素坐標轉化為物理空間坐標變化，結合步驟3的結果，獲得風洞實驗中運動模型的分離運動軌跡以及動力學參數。

2.根據權利要求1所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

步驟1中，每個所述標記光源的中軸線與所述紋影光源的光路平行實現每個所述標記光源的燈心安裝方向與紋影光源的光路平行，且每個所述標記光源背向紋影光源安裝在所述運動模型的壁面上用于標記運動模型的運動軌跡以及姿態。

3.根據權利要求1所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

步驟2中所述獲得每張紋影圖像中每個標記光源的像素坐標的具體內容為：

獲得包含有運動模型和標記光源的原始紋影圖像，對所有所述原始紋影圖像進行批量灰度處理得到灰度圖片，以判定出標記光源的位置像素點與背景像素點；繼續將所述灰度圖片轉化為黑白二值圖片，以得到每個標記光源的燈心的像素點坐標；獲得每張紋影圖片中每個標記光源的像素坐標。

4.根據權利要求1所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

步驟4中所述參考坐標系中，以風洞試驗中試驗氣流的來流方向建立參考坐標系的橫軸，垂直來流方向向上為參考坐標系的縱軸，得到每個所述標記光源在所述運動模型的運動過程中在所述參考坐標系中的坐標和所述運動模型的質心在參考坐標系中的坐標。

5.根據權利要求4所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

在所述參考坐標系中，結合所述運動模型在某一時刻相對于上一時刻的的位移，得到所述運動模型的運動速度、加速度、受力和俯仰力矩。

6.根據權利要求1所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

步驟4中的所述動力學參數的精度隨著標記光源的數量增多而增高。

7.根據權利要求1所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法，其特征在于，

步驟1中，所述標記光源的數量大于等于3個。

8.一種基于權利要求1-7任一項所述的一種紋影圖像的運動、參數識別方法的系統，其特征在于，包括：用于風洞試驗的運動模型、紋影光源和紋影相機，在運動模型的壁面上固定設有3個或以上光線方向背對紋影光源且面向紋影相機鏡頭的標記光源，每個所述標記光源的中軸線與紋影光源的光路平行用于標記運動模型的運動軌跡，在運動模型的空腔內部固定有連接標記光源的供電電路；

風洞試驗后，獲得包含有運動模型和標記光源的原始紋影圖像，基于標記光源在運動模型上相對于運動模型的空間位置坐標及運動模型的質心坐標分析所述原始紋影圖像。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，每個所述標記光源固定在運動模型壁面的一個貫穿孔內。

10.根據權利要求8-9任一項所述的系統，其特征在于，所述標記光源是LED燈、小電珠或小燈泡中的一種。