[发明专利]一种自动标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动标定装置及标定方法，属于标定领域。

背景技术

在实验室河工模型或原型河流表面流速测量广泛应用大范围表面流场图像测试系统。其原理是：在水流表面散播跟随性能好的示踪粒子，跟随水流运动，记录一定时间间隔的流场图像，经图像处理提取示踪粒子像，在相邻两幅流场图像中进行粒子匹配，找到t₁时刻示踪粒子经过Δt时间后在t₂时刻的图像，计算出Δt时间内粒子位移L，从而求得示踪粒子的速度，对应水流点的速度v：v＝L/Δt，从图像上提取位移L的单位为像素，为获取实际流速大小，需要将建立像素与实际尺度之间的关系，该过程称为标定，a＝l/N，a为单位像素对应的实际尺寸，l、N分别为水流表面实际长度与图像上对应的像素数。

原型河流应用时，摄像机只能架设在岸滩上，为获取河流中心的流速，摄像机需要以一定角度倾斜布置，导致采集的图像不同区域存在不同的变形。因此，迫切需要一种自动标定装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种自动标定装置及标定方法，通过追踪两束激光的交叉点，运用几何关系建立图像像素与实际尺度转换关系，实现自动标定。

技术方案：为实现上述目的，本发明的自动标定装置，包括第一旋转托盘、第二旋转托盘、第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置位于第一旋转托盘上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘通过轴承安装在第一升降杆上，第一升降杆安装在第一液压装置上，第一液压装置上设有第一脚踏板；所述第二旋转托盘通过轴承安装在第二升降杆上，第二升降杆安装在第二液压装置上，第二液压装置上设有第二脚踏板，在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有通孔，两个通孔之间连接有软管，软管内设有液体，在河岸上安装有摄像机。

作为优选，所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均安装有角度传感器。

作为优选，所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有水平仪。

一种自动标定装置的标定方法，包括以下步骤：

(1)通过水平仪将第一旋转托盘和第二旋转托盘调整在水平位置，将第一旋转托盘通过第一液压装置调整到河流最低水位，通过第二液压装置带动第二旋转托盘移动，在第一旋转托盘和第二旋转托盘之间连接软管，在软管内倒入液体，通过第二脚踏板带动第二旋转托盘和第一旋转托盘上的软管内的液体液面在同一高度，第二液压装置停止工作；

(2)转动第一旋转托盘和第二旋转托盘，使第一激光发射装置和第二激光发射装置发射的第一激光和第二激光两束光重合,第一激光和第二激光中心点之间的距离为A，以第一激光中心为原点，与第二激光中心连线为X轴，根据右手定则建立原型坐标系；

(3)转动第一旋转托盘，第一旋转托盘上的角度传感器显示读数为a₁₁，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a₂₁，摄像机拍摄激光图像M1，两束激光交点P1在图像坐标系上的坐标为(x_{M 1},y_{M 1})，在原型坐标系上的坐标为(x₁,y₁)，则有：

y₁＝A/(cot a₁₁+cot a₂₁)

x₁＝y₁ cot a₁₁；

(4)转动第一旋转托盘，第一旋转托盘上的角度传感器显示读数为a₁₂，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a₂₂，摄像机拍摄激光图像M2，两束激光交点P2在图像坐标系上的坐标为(x_M2,y_{M 2})，在原型坐标系上的坐标为(x₂,y₂)，则有：

y₂＝A/(cot a₁₂+cot a₂₂)

x₂＝y₂ cot a₁₂；

(5)P1和P2之间的实际距离为：

(6)P1和P2之间在图像上的像素距离为：

(7)则单位像素与实际尺度之间的关系为：

a＝l/N。