[发明专利]一种基于反光丝线姿态角视觉识别二维风速风向测试方法

摘要

本发明公开了一种基于反光丝线姿态角视觉识别二维风速风向测试方法，此方法创新性在于结合机器视觉与流体力学相关知识，使用反光丝线这一固体控制模型来传递视觉信息，根据CCD面阵相机所获的视觉信息对丝线的位置和姿态进行非接触式测量，主要通过二维图像、三维笛卡尔空间信息的映射和视觉测量系统来建立固体控制模型的空间位置变化与流体流速之间的关系，从而通过视觉识别间接测量了风速风向。

主权项

一种基于反光丝线姿态角视觉识别二维风速风向测试方法，其特征在于：采用CCD面阵相机获取反光丝线空间位置和姿态的视觉信息，建立反光丝线姿态角与风速风向的关系；所述方法包括风洞标定与实际测量两部分:1）、风洞标定部分步骤包括：（A）CCD面阵相机与反光丝线的安装，CCD面阵相机与反光丝线位置固定安装，悬挂的反光丝线静止时竖直向下，CCD面阵相机安装在反光丝线正下方，反光丝线静止状态在CCD面阵相机中成像于一点；（B）将上述步骤中的CCD面阵相机和反光丝线放入风洞中进行标定，调节风洞风速，通过CCD面阵相机拍摄存储的反光丝线图像，在反光丝线投影长度稳定不再变化后获得多组在不同风速下的反光丝线的投影长度数据，其中CCD面阵相机图像拍摄反光丝线是一个连续过程，在投影长度逐渐变长过程中，当反光丝线投影长度达到后，则后续测量反光丝线投影长度值失效，L为反光丝线长度，f为CCD面阵相机焦距，d为反光丝线固定点与CCD面阵相机光心的距离；（C）根据有效反光丝线投影长度计算姿态角Φ(t)，（D）然后根据计算得到的多组姿态角数据Φ(t)，得到V(t)=f(Φ(t))的函数关系；2）、实际测量部分：（1）将上述步骤（A）中固定安装的CCD面阵相机与反光丝线放置于所需测量的空气流体区域内；（2）视觉图像识别:（a）通过CCD面阵相机拍摄存储的反光丝线图像，得到的反光丝线投影长度，当反光丝线投影长度达后，则后续测量反光丝线投影长度值失效，根据有效反光丝线投影长度计算姿态角Φ(t)；（b）根据反光丝线投影在CCD面阵相机成像平面坐标系中的坐标位置，可获得空间二维风向；（3）根据步骤（a）所得反光丝线姿态角Φ(t)，代入步骤（C）中的风洞标定所建立的函数式V(t)=f(Φ(t))中，计算得到风速。