[发明专利]一种高速摄影测量三维位移的方法

摘要

本发明公开了一种高速摄影测量三维位移的方法，该方法用一个拉线位移传感器测量杆件一端的竖直方向位移，一台高速摄影机捕获杆件另一端的一个标记点，然后运用了拉线位移传感器和高速摄影在测量杆件时的耦合关系，列出两种设备测量出的物理量之间的耦合方程，求解中将方程的两边多次平方相加，消去杆件三维运动中的天顶角和方位角，将求解耦合方程转化为求解只含未知量λ(t)的一个一元二次方程，最后利用世界坐标系和高速摄影机坐标系之间的关系，将高速摄影机坐标下的三维位移转化为世界坐标系下的三维位移，实现了杆件自由端的三维位移测量；本发明的优点是：简化了数据处理，设备安装简单，测量过程中设备不受冲击影响，保护了设备的安全。

主权项

1.一种高速摄影测量三维位移的方法，其特征在于：该方法是通过以下步骤实现的：1)在杆件的自由端处设置一个端点标记P，另一端设置一个端点标记H，H点沿着坐标系oxyz的z轴运动，P点为自由端；2)安装高速摄影机，且将高速摄影机的光心和坐标系o′x′y′z′的坐标原点o′点重合；3)标定高速摄影机的内方位信息；4)在坐标系oxyz的坐标原点安装拉线位移传感器，用拉线位移传感器测量端点标记H的高度h，用高速摄影机捕获端点标记P，该高速摄影机仅仅捕获一个标记点；5)规定坐标oxyz是为世界坐标系，坐标系o′x′y′z′为高速摄影机坐标系；6)确定高速摄影机的姿态，即高速摄影机坐标系和世界坐标系之间的转角关系[βii′]；放置一个已知的靶标，高速摄影机捕获该靶标，通过该靶标中的信息和照片中的信息标定出高速摄影机的姿态，即为βii′；7)对照片中的端点标记P进行跟踪定位获得P′点在像平面中的轨迹，记为其中a(t)为高速摄影机光心到像平面的距离，这是一个常数；b(t)，c(t)分别为像点P′在高速摄影机坐标系o′x′y′z′中沿y轴和z轴的位移分量；8)通过公式和公式计算得出端点标记P的三维位移。