[发明专利]瞬时光脉冲三维速度测量方法

权利要求书

1.一种瞬时光脉冲三维速度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(10)相机成像像素距离标定：高速摄像机A和普通相机B在拍照高度和拍照距离，分别对已知高度和宽度的标定物进行拍照；根据标定物实际尺寸和在成像照片上所占像素个数，分别标定高速摄像机A和普通相机B成像像素代表的实际尺寸；

(20)光学通道拍摄：高速摄像机A和普通相机B分别置于拍照高度，距离光学通道中线拍照距离的两点，对光学通道两个相互垂直的竖直平面分别进行连续拍摄，所述高速摄像机A和普通相机B所在位置与光学通道中线的连线呈90度角；

(30)发展时间计算：根据高速摄像机A连续拍摄的第一竖直平面图片，计算拍摄完整光学通道所需的帧数K，基于所获K帧图片中光学通道的高度差异，将光学通道划分为K段，则高速摄像机A帧率的倒数即为每段光学通道发展时间；

(40)发展高度计算：根据高速摄像机A拍摄的第一竖直平面图片，利用高速摄像机A成像像素代表的实际尺寸，计算所述每段光学通道的实际高度，即为每段光学通道发展时间内的发展高度；

(50)第一竖直平面内水平距离计算：根据高速摄像机A拍摄的第一竖直平面图片，获得每段光学通道所占的水平像素数，并利用高速摄像机A成像像素代表的实际尺寸，计算每段光学通道在第一竖直平面内水平距离；

(60)第二竖直平面内水平距离计算：根据普通相机B拍摄的第二竖直平面图片，获得每段光学通道的实际高度，以此高度和利用普通相机B成像像素代表的实际尺寸，将普通相机B拍摄的第二竖直平面图片中的光学通道划分为K段，计算第二竖直平面图片中每段光学通道所占的水平像素数，并利用普通相机B成像像素代表的实际尺寸，计算每段光学通道在第二竖直平面内水平距离；

(70)三维发展距离计算：根据第一竖直平面内每段光学通道的实际高度和第二竖直平面内每段光学通道的实际高度、每段光学通道在第一竖直平面内水平距离和每段光学通道在第二竖直平面内水平距离，利用空间向量三维合成，得到每段光学通道三维发展距离；

(80)三维速度计算：将所述每段光学通道三维发展距离除以每段光学通道的发展时间，得到每段光学通道三维发展速度；

三维发展距离计算步骤包括：

(71)第一竖直平面内每段光学通道发展高度像素数计算：利用第一竖直平面内每段光学通道的实际高度，除以所述高速摄像机A成像像素代表的实际尺寸，得到第一竖直平面内每段光学通道发展高度像素数n_VAⁱ(i＝1，2，……，K)；

(72)第一竖直平面内的每段光学通道水平距离像素数计算：灰度化处理所述K段光学通道图片，设置第一像素灰度阈值，计算每段光学通道内高于所设第一灰度阈值的水平方向像素数，即为第一竖直平面内每段光学通道的水平距离像素数n_HAⁱ(i＝1，2，……，K)；

(73)第二竖直平面内每段光学通道的发展高度像素数计算：利用第二竖直平面内每段光学通道的实际高度，除以普通相机B成像像素代表的实际尺寸，得到所获每段光学通道在第二竖直平面内的发展高度像素数n_VBⁱ(i＝1，2，……，K)，同时也将第二竖直平面内光学通道划分为了K段；

(74)第二竖直平面内每段光学通道的水平距离像素数计算：灰度化处理所述第二竖直平面内的每段光学通道图片，设置第二像素灰度阈值，计算每段光学通道内高于所设第二灰度阈值的水平方向像素数，即为第二竖直平面内每段光学通道的水平距离像素数n_HBⁱ(i＝1，2，……，K)；

(75)三维发展距离计算：每段(k＝1，2，……，K)光学通道的三维发展距离按下式计算：

或者

式中，j为索引；Δh_A和Δw_A分别为标定的高速摄像机A成像像素代表的垂直方向和水平方向实际尺寸；Δh_B和Δw_B分别为标定的普通相机B成像像素代表的垂直方向和水平方向实际尺寸；

如n_HAⁱn_HBⁱn_VBⁱ，求和公式上标为n_HAⁱ-1，当j增大至n_VBⁱ+1时，Δh_B＝0，j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0；

如n_HAⁱn_VBⁱn_HBⁱ，求和公式上标为n_HAⁱ-1，当j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0，j增大至n_VBⁱ+1时，Δh_B＝0；

如n_HBⁱn_VBⁱn_HAⁱ，求和公式上标为n_HBⁱ-1，当j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0，j增大至n_VBⁱ+1时，Δh_B＝0；

如n_HBⁱn_HAⁱn_VBⁱ，求和公式上标为n_HBⁱ-1，当j增大至n_VBⁱ+1时，Δh_B＝0，j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0；

如n_VBⁱn_HBⁱn_HAⁱ，求和公式上标为n_VBⁱ-1，当j增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0，j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0；

如n_VBⁱn_HAⁱn_HBⁱ，求和公式上标为n_VBⁱ-1，当j增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0，j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0；

如n_HAⁱn_HBⁱn_VAⁱ，求和公式上标为n_HAⁱ-1，当j增大至n_VAⁱ+1时，Δh_A＝0，j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0；

如n_HAⁱn_VAⁱn_HBⁱ，求和公式上标为n_HAⁱ-1，当j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0，j增大至n_VAⁱ+1时，Δh_A＝0；

如n_HBⁱn_VAⁱn_HAⁱ，求和公式上标为n_HBⁱ-1，当j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0，j增大至n_VAⁱ+1时，Δh_A＝0；

如n_HBⁱn_HAⁱn_VAⁱ，求和公式上标为n_HBⁱ-1，当j增大至n_VAⁱ+1时，Δh_A＝0，j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0；

如n_VAⁱn_HBⁱn_HAⁱ，求和公式上标为n_VAⁱ-1，当j增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0，j继续增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0；

如n_VAⁱn_HAⁱn_HBⁱ，求和公式上标为n_VAⁱ-1，当j增大至n_HBⁱ+1时，Δw_B＝0，j继续增大至n_HAⁱ+1时，Δw_A＝0。