韩冰[1]2003年在《浮体六自由度检测系统的研制》文中研究指明在海洋工程中的物理模型实验中，需要精确的实时测量出浮体的六自由度运动轨迹，为科研和工程设计提供可靠的技术依据。利用国家计委投资的国家重点实验室建设经费，我们研制了浮体六自由度测试系统，通过实际物理模型实验测量结果认为，该测试系统满足测量使用需求。 本文首先介绍了国内外六自由度检测系统的现状，以及开发六自由度检测系统的可行性和现实意义；其次介绍了自行研制的接触式六自由度检测系统，它重量轻、安装使用方便，数据采集、处理由计算机程序自动完成，这种六自由度检测系统可以同时测量物体在六个自由度上的运动情况，已经应用在海洋和近海工程物理模型实验中，可用于测量船舶或者系泊浮体的运动情况；之后开发了非接触式六自由度检测系统，这种基于计算机视觉技术的非接触式六自由度检测系统，通过图像处理获取二维特征点坐标，利用交汇测量技术或求解线性方程手段，叁维重构出空间坐标点，进一步求出空间物体六自由度运动分量，非接触式浮体六自由度检测系统结合了图像处理技术和计算机视觉技术，具有处理精度高，数据采集、处理、分析集成化等优点。 论文最后对两种非接触式的六分量检测系统实现方法的实验步骤及参数设置进行了阐述，并对实验结果进行分析，对性能及各项指标进行了比较，最后选择实时性好，精度高的交汇测量法作为非接触式六自由度检测系统中叁维重构所采用的方法。
姜海荣[2]2005年在《基于双CCD非接触式浮体六自由度测试系统的研制》文中研究说明在海洋、港口和船舶工程试验中,需要精确、实时测量出浮体的六自由度运动轨迹,即升沉、横移、纵移、回转、横摇、纵摇六个分量,为工程设计和科学研究提供可靠依据。依托“211工程”国家重点学科建设经费。我们自主开发了非接触式浮体六自由度测试系统。 本文首先介绍了国内外六自由度测试系统的发展现状,以及开发六自由度测试系统的可行性和现实意义;其次介绍了自行研制的基于双CCD非接触式六自由度测试系统的硬件组成,它安装简单,使用方便;之后重点介绍了非接触六自由度测试系统的工作原理以及它的设计实现过程,采用计算机视觉技术,利用两个性能相同、位置固定的CCD同时从不同角度获取浮体特征点的图像,经过二值化、边缘寻找、求取质心等图像处理算法,获得图像上特征点的二维坐标,二维图像坐标到叁维世界坐标的映射关系是通过CCD标定来解决的,在分析了各种标定算法优缺点的基础上,针对我们具体的试验场合,确定了以直接线性模型做为测试系统设备标定的核心算法,该模型算法可靠,不需要使用复杂的优化方法来求解摄像机的参数,近而提高了整个系统的运算速度,利用标定所得到的投影关系叁维重构出运动浮体上特征标志点的叁维坐标,最终实时的计算出浮体的六自由度运动分量。与此同步,采用VC++6.0语言作为编程平台,利用现代软件技术中的多线程技术、精确定时技术、绘图技术,结合Matrox公司多通道视频图像采集卡软件开发包的强大功能,编制开发了功能齐全、设计人性化的系统软件;论文最后通过实际工程试验对系统测试结果的精度进行了详细分析。 作者经过两年多的努力,在各位师兄的理论基础上完成了整个测试系统的软硬件开发和最终的调试工作,通过实际物理模型实验验证,该系统的测试精度高、实时跟踪速度快,基本满足各种科学研究和工程设计实验技术指标使用要求。
王超[3]2004年在《浮体六自由度测量系统的硬件设计与实现》文中研究指明浮体的六自由度运动，是海洋、港口和船舶工程模型试验研究中的的重要参考信息，传统的接触式测量方法是利用直尺测量位移值，使用陀螺仪测量摇角，通过光线示波仪记录信号，人工读取分析，精度低，浪费人力物力，无法满足使用要求。非接触式测量系统采用双CCD抓取图像，利用叁维重构计算物体的叁维空间坐标，对浮体的移动没有任何影响，精度相对较高，通过提高分辨率和定位算法还有更大的性能提升空间。 在测量系统中，主要的任务有两大部分，一个是算法的改进，二是系统的硬件化。本文在介绍了系统中使用的叁维重构方法之后，着重讨论了测量系统的硬件化过程，最初的非接触式测量系统采用的是视频采集卡采集图像，微机进行所有的数据处理和运算，速度很慢，达不到实时性的要求，浮体每时每刻都在移动，为了能够跟上连续抓拍的速度，需要更快的专用处理器DSP(Digital Siginal Processor，数字信号处理器)来进行运算，硬件化的测量系统采用FPGA对视频信号进行采集和处理，经过二值化等预处理之后，通过DMA通道送入DSP的SDRAM中，再由DSP识别出计算所用的参考点，并进行叁维重构运算，计算出物体的叁维坐标，进而与其他的数据比较之后得出物体的六自由度分量，供工程设计和科学研究参考。 最后，本文在总结了现有系统的构成的基础上，提出了一些改进意见，包括换用新型的FPGA以简化视频采集，跳过二值化处理采用亚像素定位等，这在一定程度上可以提高系统的稳定性和精确度。
参考文献：
[1]. 浮体六自由度检测系统的研制[D]. 韩冰. 大连理工大学. 2003
[2]. 基于双CCD非接触式浮体六自由度测试系统的研制[D]. 姜海荣. 大连理工大学. 2005
[3]. 浮体六自由度测量系统的硬件设计与实现[D]. 王超. 大连理工大学. 2004
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