【摘 要】
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浮体的六个运动分量,即横摇、纵摇、回转、横移、纵移和升沉,是海洋、港口和船舶工程模型试验研究中的重要参考数据。传统的接触式测量方法是利用直尺测量位移值,使用陀螺仪
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浮体的六个运动分量,即横摇、纵摇、回转、横移、纵移和升沉,是海洋、港口和船舶工程模型试验研究中的重要参考数据。传统的接触式测量方法是利用直尺测量位移值,使用陀螺仪测量摇角,通过光线示波仪记录信号,人工读取分析,精度低,浪费人力物力,无法满足使用要求。非接触式测量基于双目立体视觉系统,采用双CCD抓拍浮体运动图像,利用标定过程获取的CCD内外参数来三维重构、计算出目标物体的空间坐标,并由此分解其六分量。该种测量技术对浮体的运动没有任何影响,精度相对较高,通过提高分辨率和采用高精度定位算法还可以对性能进行进一步提升。本文在实时测量的前提下研究非接触式浮体测量系统的具体应用,主要完成了一下工作:首先,本文进行了以机器视觉和图像处理为理论背景的算法研究与应用,算法部分主要包括图像预处理、二值化、特征点提取、标定、立体匹配及三维重构等一系列立体视觉方面的内容;其次,本文设计并实现相应的系统软件,系统软件部分是以VC6.0为开发平台,结合Matorx公司随METEORⅡ/Digital图像采集卡提供的MILTM Library图像采集卡软件开发包,编写了一套满足工程需要的应用软件;最后,本文在实验水槽中,利用造波机打浪,对浮体运动进行了实时测量,并且对系统的测量精度进行了验证和分析。本文搭建了新的硬件平台,提高了分辨率,且改善了精度,不仅解决了双CCD异步触发同步抓取的功能,还达到了真正的实时处理,以20f/s的速率跟踪浮体运动,并且实现了全姿态测量。同时,本文解决了工程应用条件下、实时测量过程中需要考虑的关键问题,经过不断的实验分析,论证了系统的可行性以及可靠性,精度已经达到各种科学研究和工程设计实验使用的技术指标。
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