[发明专利]基于高速摄影双目视觉技术的果柄动态结合力获取方法

权利要求书

1.一种基于高速摄影双目视觉技术的果柄动态结合力获取方法，其特征在于：该获取方法步骤如下：

A、在果实表面标记三个特征点C₁、C₂、C₃，以果实和果柄的结合处为原点标记为O₁并建立绝对坐标系，绝对坐标系中各坐标轴的单位向量分别为：X＝(1,0,0)^T、Y＝(0,1,0)^T、Z＝(0,0,1)^T；

B、采用两台高速摄像仪对果实表面的三个特征点和原点进行静态拍摄，通过Phantom软件对拍摄的图像进行存储，采用TEMA软件对图像中的各特征点以及原点进行处理，导出特征点C₁、C₂、C₃和原点O₁的空间绝对坐标，建立原点O₁与各特征点的固有关系；

C、采用两台高速摄像仪拍摄果实动态运动，通过Phantom软件对拍摄的视频中每帧图像进行存储，采用TEMA软件对图像中的各特征点进行处理，获取果实表面各特征点的绝对坐标，通过逆旋转变换计算每帧图像对应各时刻下原点O₁的绝对坐标；

D、根据各时刻下原点O₁的绝对坐标分别计算求得t时刻下果实沿X轴的瞬时加速度a_x(t)、沿Y轴的瞬时加速度a_y(t)、沿Z轴的瞬时加速度a_z(t)，由于t时刻下的果实加速度a_(t)在绝对坐标系下三个方向的投影分别为a_x(t)、a_y(t)、a_z(t)，则求得t时刻下的果实惯性力F_惯性力为：

式(17)中，m表示果实的质量；

E、由于任意时刻下果实所受的等效合力与惯性力平衡，故F_惯性力＝F_D，式中F_D为果实运动状态改变时所受的等效合力，且果实所受的等效合力F_D为果柄动态结合力F_J与果实重力G的矢量和，故果柄动态结合力为：F_J＝F_惯性力-G(18)。

2.根据权利要求1所述的基于高速摄影双目视觉技术的果柄动态结合力获取方法，其特征在于：所述步骤B中的建立原点O₁与各特征点的固有关系的步骤为：

B1、通过绝对坐标建立向量和将和单位化；建立向量

B2、将单位化后的和做向量积得到：通过和做向量积得到：从而建立以C₁为原点的公共参考基坐标系C_xyz，则公共参考基坐标系C_xyz的坐标轴向量为通过空间向量夹角计算公式计算向量分别与公共参考基坐标系C_xyz的X轴、Y轴和Z轴的夹角α_x、β_x、γ_x，计算向量分别与公共参考基坐标系C_xyz的X轴、Y轴和Z轴的夹角α_y、β_y、γ_y，计算向量分别与公共参考基坐标系C_xyz的X轴、Y轴和Z轴的夹角α_z、β_z、γ_z，则坐标转换矩阵A为：

B3、原点O₁在公共参考基坐标系C_xyz下的坐标通过下述公式得到：

3.根据权利要求1所述的基于高速摄影双目视觉技术的果柄动态结合力获取方法，其特征在于：所述步骤C中的原点O₁的绝对坐标求解公式为：

式(16)中，为t时刻下原点O₁的绝对坐标，为t时刻下特征点C₁的绝对坐标，为特征点C₁在公共参考基坐标系C_xyz下的坐标，为t时刻下转换矩阵A_t的逆矩阵；每帧图像对应一个时刻，逐帧求解原点O₁的绝对坐标。