[发明专利]基于航天器内运动体视频图像变化转化为检测微重力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种检测技术领域的微重力的检测方法，特别是一种基于航天器内运动体视频图像变化转化为检测微重力的方法。

背景技术

自人类进入太空以来，失重和微重力现象进一步引起人们的重视，人们利用飞机、火箭等获得物体失重和微重力状态，其微重力实验时间很短，仅10s左右，很难满足一般的实验要求。由于长时间的失重状态只能在卫星或航天器上才能得到，失重的应用研究受到很大限制。利用卫星、航天飞机等绕地球飞行的航天器可获得长时间的获得物体失重和微重力状态，但是远没有地面上方便；在地面产生短时失重和微重力状态是没有大的困难的，但由于时间太短很难利用，为增加失重和微重力状态时间，势必需要大的行程，这样长时间的加速运动必定产生巨大的末速度，因此，时间短、行程长，速度高是研究地面失重和微重力状态的三个难点，进一步地获得物体的微重力及其加速度在技术上还有很大的困难。

由于微重力环境和地面上不同，许多物理现象和物理过程都会发生定的变化，如蛋白质的生长、材料的结晶以及液体的表面张力等，微重力环境下的这些特性，在材料加工、制药、生物医学领域有着广泛的应用前景。当人们要利用微重力环境所带来的种种好处之前，首先需要测量并获得微重力环境的特性。

现有技术中微重力加速度传感器的研究开始于八十年代，有电容式、压阻式、压电式、谐振式、温敏式和隧穿式加速度传感器等。1992年元月份发射的国际微重力实验室(IML)1号计划，由美国宇航局(NASA)、欧联宇航局(ESA)、加拿大空间署(CSA)、德国空间署(DARA)、法国空间研究中心(CNES)和日本空间开发局(NASDA)组成，包括美、加、口、德、法以及英、意、瑞士、瑞典、荷兰、丹麦、西班牙等18个国家200多位科学家。IML-1号飞行是IML整个十年计划的第一步。它的主要目标是利用空间微重力环境，进行材料科学和生命科学实验，探讨生命形式如何适应微重力环境，研究多种材料空间加工时的特性，从而提高地球上生命的质量和加速对微重力的适应。例如，利用微重力生成高质量的蛋白晶体，来改善人类对疾病的治疗；进行对内耳的研究，为航天员经常患有空间运动病提供防治措施；对空间材料进行加工，帮助人类提纯更好的产品，为计算机、激光和其它高技术设备提供所需原料等。美国1991年6月在航天飞机STS-40任务中首次使用并沿用至今的SAMS加速度测量系统，传感器配用Sunds trand数据控制公司的QA-2000型石英挠性加速度计，可测量瞬态加速度和振动加速度，分辨率1μg₀，系统总精度10μg₀；中国从20世纪80年代中期开始发展自己的空间微重力加速度测量系统，取得了一系列重要成果。也就是说，现有技术对微重力研究和检测还是通过加速度传感器进行的，由此检测的结果就依赖于加速度传感器的机制和精度。

根据对现有技术文献的检索发现，专利权人：上海交通大学，专利号：2004110052606.6，名称：平面光波导的微重力加速度传感器及测量方法，该项发明介绍了微重力加速度传感器及测量方法。微重力加速度传感器的结构为探测质量块通过悬臂梁同外框架固定，外层金属膜沉积在光学玻璃板上，光学玻璃板通过螺丝固定在外框架侧面，内层金属膜沉积在探测质量块上，外层金属膜背向内层金属膜，并且中间保持有空气隙。该项发明的借助于微重力加速度传感器的测量方法为：将激光器发射的激光入射到光学玻璃板上的外层金属膜，当满足耦合条件后，光耦合进入由外层金属膜、光学玻璃板、空气隙、内层金属膜构成的光波导结构中，从外层金属膜与空气分界面上反射的光强随着探测质量块与外层金属膜的间距改变而变化，通过检测反射光强度的变化量，来测量探测质量块相对光学玻璃板位置的改变，从而实时测得加速度的大小。由此得知，上述引证文献对微重力检测也是通过加速度传感器进行的，由此检测的结果就依赖于加速度传感器的机制和精度。

至今尚未发现有利用对航天器内运动体的视频图像变化来检测微重力有关技术文献的介绍和报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于航天器内运动体视频图像变化转化为检测微重力的方法。本发明通过多个摄像机采集物体在三维空间中的视频运动信息，通过图像信息融合处理，获得航天器内三维空间运动体的加速度，并进一步获得航天器微重力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括以下步骤：

①取微重力状态下航天器内运动体在某一个瞬间时段采集的两张或者两组视频图像，或者采集的两张以上或者两组以上视频图像，作为微重力检测片段用帧序列截成一幅幅图片；