[实用新型]一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置

说明书

本实用新型涉及一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置。一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，由底板、垂直支架、背景板、悬垂物、摄像设备、电脑组成，其中：所述垂直支架的一端固定于所述底板上，所述垂直支架的另一端悬挂所述悬垂物；所述背景板固定于所述底板上；所述背景板的板面靠近所述悬垂物，但是不接触所述悬垂物；所述摄像设备正对于所述背景板的板面和所述悬垂物，所述摄像设备拍摄所述悬垂物的摆动运动；所述电脑获取所述摄像设备拍摄的所述悬垂物的摆动运动图像。在总体不改变现有实验装置的前提下，本装置展示物理本质的实验方法和系统，具有非接触、速度快、精度高、直观演示、实时数据显示等优点。

技术领域

本发明涉及及视觉领域和物理实验邻域，特别涉及一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置。

背景技术

物理实验中摆动运动的测量是运动定律的一个重要部分，涉及到悬垂的小球在垂直摆动运动过程中的高低点变化频率、摆动次数、到达最高点的位置和时间，摆动次数、时间、最高点之间的关系是实验中所需要验证的，并最终计算出实验时的重力加速度。当前的实验测量方法主要是采用刻度尺、秒表和游标卡尺结合的测量方法，该方法主要问题是测量准确度不高，人为误差较大，没有对实验过程的复原和演示。

当今迅速发展的计算机计算机视觉技术可以非常好的应用到摆动运动物理实验的测量中，由于计算机视觉技术优势在于时间和位置变化的准确测量，以及增加的高速摄影机和背景二维平面坐标系的独立特点，因此，对于摆动运动物理实验的装置不需要进行大的更新，在保持原有实验装置基本不变的前提下，通过对高速摄影机的使用，可以准确测量实验中的高低点变化频率、到达最高点的位置和时间，同时可以在计算机屏幕上进行直观的演示和复原，是对摆动运动物理实验测试方法的革新与提升。

发明内容

本发明为了解决目前物理实验中摆动运动的准确测量和计算，在不对现有物理实验装置进行较大改动的前提下，通过增加连接笔记本电脑的高速摄影机和背景二维平面坐标系，对摆动运动物体通过计算机计算机视觉技术进行准确测量和计算的方法，将现有的摆动运动物理实验装置改造成一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验测量系统。

一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，由实验桌、底板、垂直支架、背景板、悬垂物、摄像设备、电脑组成，其中：

所述垂直支架的一端固定于所述底板上，所述垂直支架的另一端悬挂所述悬垂物；

所述背景板固定于所述底板上；所述背景板的板面靠近所述悬垂物，但是不接触所述悬垂物；

所述摄像设备正对于所述背景板的板面和所述悬垂物，所述摄像设备拍摄所述悬垂物的摆动运动；

所述电脑获取所述摄像设备拍摄的所述悬垂物的摆动运动图像。

进一步的，所述的一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，还包括：

所述底板放置于桌面上。

进一步的，所述的一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，还包括：

所述摄像设备用三角支架进行固定。

进一步的，所述的一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，还包括：

所述电脑获取所述悬垂物的摆动运动视频，进行多次播放视频，复现摆动运动实验。

进一步的，所述的一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，还包括：

所述电脑获取所述悬垂物的摆动运动视频，实时显示所述悬垂物的高低点变化频率、摆动次数、到达最高点的位置和时间数据。

进一步的，所述的一种基于计算机视觉技术的摆动运动实验装置，还包括：

所述电脑获取所述悬垂物的摆动运动视频，保存于所述电脑上。