[发明专利]船模运动测量方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种运动测量方法和系统，更具体地，涉及一种船模运动测量方法和系统。

背景技术

目前，船模试验是研究港工设计问题最常用的手段，在水工试验涉及到船模运动量的测试时，以往传统的手段主要是利用直接在船模本身放置连杆式升沉仪和横纵移仪等机械式装置测量船模行进中的运动量试验(船模运动的六个自由度分别为：纵摇、横摇、垂荡、艘摇、纵荡、横荡)，利用这些机械机构进行船模摇角和升沉测量的手段在国内外均有较普遍的应用。

图1示出了此类机构的示意图，该机构为四连杆机构组成的升沉仪及纵摇仪。机构安装在船模的中纵剖面内，升沉与摇角的记录是各自独立的。当升沉杆BE上下移动时，引起连杆BC、AB的移动，即图中的三角形ABC运动，使得A点运动，通过A点所连接的加速度计等装置测量其线位移，并在记录装置中记录纵向的升沉位移。

而当船模发生纵摇运动时，纵摇杆DE移动，从而纵摇运动引发图中连杆组成的三角形BDE和平行四边形BCHE运动，使得与上述三角形BDE和平行四边形BCHE连接的I点运动，通过I点所连接的陀螺仪或电位计测量等装置测量其角位移，并在记录装置中记录纵摇的角度位移。

可以看出，利用上述传统测量装置进行船模运动量测量，需要将测量装置安装在船模的船体上，由于其机械装置本身的惯性势必对船模自身运动产生影响，而且不能同时考虑六个自由度位移之间的影响，因此测量会存在较大误差。

因此，实有必要设计一种新的船模运动测量方法和系统，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式的、能够精确测量运动量的船模运动测量方法和系统。

为了实现上述目的，本发明的船模运动测量方法是这样设计的：

根据本发明的船模运动测量方法，包括以下步骤：

a.采集运动船模的视频图像；

b.从所述视频图像中以预定时间间隔提取图像帧；

c.在所述图像帧中获取船标信号的屏幕坐标；

d.将船标的屏幕坐标转换为空间坐标；

e.根据所述船标的空间点坐标，得出船模的运动分量。

其中，步骤a还包括：

a1.调节镜头位置以获取完整的船模图像；

a2.调节焦距以获得预定的图像分辨率。

其中，步骤b还包括：b1.通过插值方法，对所述提取出的图像帧进行插值，得到所述预定时间间隔内的其他图像帧。

其中，步骤d包括：利用建立在船模上的相对坐标系，将船标的屏幕坐标转换为空间坐标。

其中，通过下式将船标的屏幕坐标转换为空间坐标：

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

其中，(x，y，z)为船标的空间固定坐标，(u，v，w)为船标在船模上相对坐标系中的相对坐标，Cux、Cuy、Cuz、Cvx、Cvy、Cvz、Cwx、Cwy、Cwz是相对坐标系P-UVW与固定坐标系O-XYZ的方向余弦，(xG，yG，zG)为船模重心G在空间坐标系中的坐标。

而本发明的船模运动测量系统是这样设计的：

根据本发明的一种船模运动测量系统，包括：

具有发光源的船标，所述船标与船模连接；

接收来自船模的光信号，生成并输出船模视频图像的图像采集单元；

以预定时间从所述船模视频图像中获取离散图像的图像采样单元，；

从所述离散图像中识别船标的屏幕坐标信号识别单元；

将船标的屏幕坐标转换为空间坐标的坐标变换单元；