[发明专利]回转运动物体位移的非接触式测量方法

权利要求书

1.一种回转运动物体位移的非接触式测量方法，包括以下的方法：

S1：沿自身回转中心回转的物体上分布有若干个待测量运动物体，待测量运动物体在回转物体的回转平面上运动，同时待测量运动物体也随着回转物体呈自身回转运动，将码盘固定在回转物体上，在若干个待测量运动物体上分别贴上至少三个参考定位点；

S2：回转物体运动之前，启动高速摄影机进行视频录制；回转物体运动停止后，终止拍摄，高速摄影机在拍摄过程中位置是固定的；

S3：图像识别系统识别回转物体和若干个待测量运动物体的初始位置任意时刻的位置和姿态；

所述图像识别系统包括视频导入模块、图像预处理模块和特征识别模块；视频导入模块是将拍摄的视频逐帧导入；图像预处理模块是将每一帧图像进行二值化；特征识别模块是识别出图像中每个待测量运动物体上的三个参考点和码盘上的线段族；

S31：视频导入模块将拍摄的视频逐帧导入图像识别系统，并将视频流中的每一帧图像分别存储起来，按顺序从1到N以自然数的方式编号；

S32：图像预处理模块按照编号顺序将S31存储的每一帧图像进行二值化处理，并按顺序从1到N以自然数的方式编号存储；

S331：特征识别模块读取S32步骤中编号为1的图像，作为起始图像；

S3311：识别出码盘的中心，作为极坐标的极点，从极点引出一条水平线作为极轴OX；

从码盘外沿任意选取三点，三点连成连接的两条线段，对这两条线段做两条中垂线，两条中垂线相交；

重复上述操作至少三次，已被选中过的点不再被选择，得到三个交点，排除因可能选中最短线段对应的外沿点导致中垂线交点不是圆心的情况发生，选择三个交点中相同的两个作为码盘中心；

S3312：识别出码盘中最短的线段，其与极轴的夹角设为，并规定逆时针角度为正，顺时针角度为负；

S3313：识别出每一个待测量运动物体的三个参考定位点的坐标，并以三个参考定位点的坐标做内切圆，计算出其内切圆圆心的坐标值作为待测量运动物体的初始位置；

三个参考定位点依次连接成两条线段，并做这两条线段的中垂线，中垂线的交点即为圆心，其与极轴OX的夹角作为待测量运动物体的初始位置；

S332：特征识别模块读取S32步骤中编号为2的图像，按S3311步骤识别出码盘中心，作为极坐标的极点，从极点引出一条水平线作为极轴OX，并和起始图像中确定的极点比较坐标是否一致；

S3321：识别出码盘中最短的线段，计算出其与极轴OX的夹角，将其与编号为1的图像识别出的角度进行比较，计算差值作为回转物体的旋转角度；

S3322：识别出每一个待测量运动物体上三个参考定位点的坐标，按S3313步骤计算出其内切圆圆心的坐标值，其与极轴的夹角；将该内切圆圆心的坐标值与编号为1的图像识别出的圆心的坐标值进行比较；计算差值作为待测量运动物体总的角位移，待测量运动物体自身的角位移为总的角位移减去随回转物体旋转的角位移；

S333：特征识别模块读取S32步骤中编号为i的图像，按S3311步骤识别出码盘中心，确定极坐标的极点及极轴，并和起始图像中确定的极点比较坐标是否一致；

识别最短线段与极轴的夹角，与编号为1的图像识别的结果对比，计算差值作为回转物体的旋转角度；

识别出每一个待测量运动物体上三个参考定位点的坐标，计算出其内切圆圆心的坐标值，其与极轴的夹角，与编号为1的图像识别的结果对比，计算差值作为待测量运动物体总的角位移，待测量运动物体自身的角位移为总的角位移减去随回转物体旋转的角位移；

上述过程计算出了每一幅图像中的码盘相对于起始图像中的码盘的旋转角度，视频的总时长为t，共截取n帧图像，每两幅图像之间的时间间隔为；进而计算出回转物体的运动角速度和角加速度；

上述过程计算出了每一幅图像中待测量运动物体相对于起始图像时旋转角度，根据图像之间的时间间隔，进而计算出待测量运动物体的角速度和角加速度。