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计算机视觉在船模试验中的应用

韩慧卿  
【摘要】:计算机视觉经过几十年的发展,已经形成基本的理论框架。随着计算机技术的发展,计算机视觉技术在各行各业也得到了广泛的应用。本文是根据大连理工大学船舶模型试验水池试验技术发展的需要提出的。近年来试验课题对动态采集和处理以及运动物体各种运动参数获得技术的要求越来越高,传统的方法不能满足特定试验的要求。要想计算船舶模型在试验水池三维空间六个自由度的运动参数比较困难和复杂,以往是使用倾角传感器、陀螺和垂荡传感器进行测量,这种测量方法的一个重要缺点是对船舶模型运动有干扰。针对这一问题,本文提出了基于计算机视觉技术的方法,系统研究了运用计算机视觉技术测量运动物体运动参数的技术特点。 本系统硬件组成采用微型计算机作为核心部件,选择目前功能比较完善,性能良好的OK_MC30图像采集卡作为前端图像采集器,外围设备有两个高分辨率摄像机等。配合系统硬件编写功能齐全、界面友好、操作方便的软件,整个系统具有精度高、非接触、效率高等诸多优点。 本文对计算机视觉发展过程和基本理论进行了综述,建立了计算机双目视觉分析研究模型;提出了摄像机标定方法,通过试验验证了该标定方法标定的结果具有合理的精度;对双卡采集与处理并行执行的过程进行深入的研究,使用回调函数来协调输入视频、采集时间、处理时间之间的关系;采用中值滤波的方法消除由于摄像机扰动、环境光和曝光等因素产生的图像噪声;计算两个CCD摄像机拍摄的特征板图像上特征点的精确二维图像坐标;根据两幅图像上对应点的二维坐标,经过透视变换,得到特征点的三维坐标,最后对空间坐标数据进行处理,计算船舶模型的运动参数。 本系统是在计算机的辅助下,基于计算机视觉和图像处理的原理,开发研制的一套计算软件。本文的最后进行了现场的船舶模型运动试验,从试验的结果可以看出,将计算机视觉技术应用于船舶领域是很有前景的。


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