[发明专利]基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法。

背景技术

在风洞模型姿态和变形测量中，多数采用光学非接触测量方法。目前，基地范围内的运动目标检测技术主要采用基于线阵CCD的Optotrak系统、基于面阵CCD的VMD系统与双目系统。Optotrak系统需要在目标物上安置传感器、双目系统需要在目标物上贴置标记点，对刚性运动物体能够达到很好的效果，不适用于柔性物体；VMD系统的采集频率为频率60Hz，不适用于高速运动目标。本发明旨在提供一种基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法，以期能够应用于Φ5米立式风洞中柔性物体（以减速伞为例）的动态测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法，采用Canny算子边缘检测、Harris角点检测结合双目检测，实现不破坏柔性模型表面特性的情况下获得模型三维姿态数据。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法，包括如下步骤：

1）以柔性物体为模型，将模型置于立式风洞的上方，开启风洞，利用高速双目相机同步采集模型吹风状态时的图像；

2）根据平板标定法在相机的视场范围内将标定板摆放不同的姿态，根据视场的大小摆放多个不同位置，然后对高速双目相机进行标定；

3）标定完成之后将模型投入到立式风洞中，利用高速双目相机采集模型图像；

4）采用matlab对模型图像预处理，运用Roberts算子、Prewitt算子、Kirsch算子和Canny算子进行边缘检测；

若边缘检测结果放大50倍依旧清晰，用matlab自带的图形标定工具得到模型的空间点在模型图像上的像素坐标，根据图像点的匹配数据进行三维重建，求出空间点的三维坐标。

优选的，步骤2）中，根据平板标定法在相机的视场范围内将标定板摆放不同的姿态，根据视场的大小摆放8至30个不同位置。

优选的，若边缘检测结果放大55倍依旧清晰，用matlab自带的图形标定工具得到模型的空间点在模型图像上的像素坐标。

优选的，步骤1）中，高速双目相机为两台高速工业相机，分辨率为1280pixel×1024pixel；光学镜头焦距为16.00 mm；模型距离相机为5m，双目相机基线距离2.0m。

优选的，步骤2）中，平板为99个圆组成，尺寸大小为600mm×800mm，利用高速双目相机同时采集图片，并检测左右相机拍摄的标定板图片上的圆心坐标，在对平板上的圆心检测完之后，根据平板标定法标定出左右相机的各个参数。

优选的，步骤3）中，立式风洞为Φ5米立式风洞，采用单回流、圆形开口试验段结构，风洞总高54.66m，地下部分15m，试验段直径5m，自由射流长度7.5m，试验段风速5m/s～50m/s连续可调，常用风速10m/s～35m/s。

优选的，步骤1）中，高速双目相机为两台CV-A70CL高速工业相机，光学镜头使用Computar M1214-MP镜头。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法，采用Canny算子边缘检测、Harris角点检测结合双目检测，实现不破坏柔性模型表面特性的情况下获得模型三维姿态数据。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

一种基于图形图像处理的柔性物体运动目标检测方法，包括如下步骤：

1）以柔性物体为模型，将模型置于立式风洞的上方，开启风洞，利用高速双目相机同步采集模型吹风状态时的图像；

2）根据平板标定法在相机的视场范围内将标定板摆放不同的姿态，根据视场的大小摆放8至30个不同位置，然后对高速双目相机进行标定；

3）标定完成之后将模型投入到立式风洞中，利用高速双目相机采集模型图像；

4）采用matlab对模型图像预处理，运用Roberts算子、Prewitt算子、Kirsch算子和Canny算子进行边缘检测；

若边缘检测结果放大55倍依旧清晰，用matlab自带的图形标定工具得到模型的空间点在模型图像上的像素坐标，根据图像点的匹配数据进行三维重建，求出空间点的三维坐标。