[发明专利]一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法，适用于在水池实验中，评估波浪对船舶模型的影响应用环境中，对船舶模型进行非接触测量。根据船舶模型结构，在适当位置，粘贴特定的标志点贴片，根据船舶模型尺寸，调整双目立体视觉相机位置，使其观测范围覆盖船舶模型运动范围，启动造波器，发出特定波浪，同时启动双目立体视觉姿态测量系统软件，对特征点进行检测，并根据多组双目立体视觉相机的检测结果，计算船舶模型的姿态信息。通过对船舶模型运动情况进行基于双目立体视觉的非接触式测量，使得船舶模型可以设计得更小，进而对实验场地要求进一步降低，便于以更低的代价获得更加真实的船舶外形设计可靠性。

技术领域

本发明涉及船舶模型姿态测量技术领域，更具体的说是涉及一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法。

背景技术

船舶在设计过程中，其结构及外形设计尤为重要，外形及结构设计直接决定了船舶在航行时遭遇波浪后的晃动，对于设计稳定的、能抵御一定等级波浪的船舶，在设计阶段，验证结构及外形设计对波浪的应对情况具有重要的价值。

目前的船舶外形设计对波浪的应对能力评估大多采用仿真软件获得，在遇到真实波浪情况下，可能存在一定的偏差，评估船舶微缩模型在模拟波浪环境中的应对能力是一个更加可行的方案，但由于较为准确的姿态传感器通常具有很大的体积，导致船舶模型的尺寸需要设计的较大，才能装下这些传感器的同时，又不影响船舶本身的重量分布，进而导致对实验场地有较大要求。

因此，如何提供一种低成本的基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法，通过对船舶模型运动情况进行基于双目立体视觉的非接触式测量，使得船舶模型可以设计得更小，进而对实验场地要求进一步降低，便于以更低的代价获得更加真实的船舶外形设计可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统，包括防水标志点贴片、实验水池、造波机、主机和三组双目立体视觉相机；所述防水标志点贴片贴在船舶模型两侧及其正上方的前中后部位；所述造波机设置在所述实验水池内一侧；其中两组所述双目立体视觉相机分别设置在所述实验水池的两侧，另外一组所述双目立体视觉相机与所述造波机相对设置。

优选的，在上述一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统中，所述造波机和三组所述双目立体视觉相机均与所述主机电性连接。

优选的，在上述一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统中，所述实验水池为透明水池。

一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：根据船舶模型的形状，在其左右两侧及正上方的前中后部位粘贴防水标志点贴片；

步骤二：调整双目立体视觉相机位置，使其观测范围覆盖船舶模型的全部移动范围；

步骤三：启动造波机，产生特定波浪，并记录波形；

步骤四：启动双目立体视觉相机，检测防水标志点贴片所在的标志点，并根据双目立体视觉测距原理，对检测到的标志点进行空间位置计算；

步骤五：融合多个双目立体视觉的标志点计算结果，根据船舶模型的形状立体信息推算船舶模型的姿态信息。

优选的，在上述一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统的测量方法中，所述步骤四中，单组双目立体视觉相机的测量过程中，先分别对位于实验水池两侧的双目立体视觉相机获取的船舶模型左侧图和右侧图进行标志点检测，计算标志点的中心，然后再根据双目立体视觉测距原理，直接计算中心点的空间位置。