撞桥试验中船体运动状态数字图像测量方法

摘要

本发明涉及一种撞桥试验中船体运动状态数字图像测量方法。该方法：首先，分别建立整体空间直角坐标系xyz、相机直角坐标系XYZ以及在相机拍摄平面上的直角坐标系x₁y₁z₁；其次，建立各直角坐标系之间的关系，并计算相机在平面上的拍摄范围ABCD的A、B、C、D点坐标以及任意一点P的坐标；然后，在区域ABCD中选取特征点，并在图像中识别出各个特征点在图像中的像素位置，建立及求解线性方程组，即可得图像与真实空间的映射关系；最后，通过对船体上的特征点进行识别，并根据上述映射关系，即可确定船体在平面内的位移。本发明测量方法采用非接触式，测量精度高，特别在大型试验测量中作用更加明显。

主权项

一种撞桥试验中船体运动状态数字图像测量方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤S01：以空间中的水平面为xy平面，竖向为Z轴方向建立整体空间直角坐标系xyz；以相机镜头所在平面为XY平面，相机光轴方向为Z轴方向建立相机直角坐标系XYZ，该相机直角坐标系的原点与整体空间直角坐标系的原点重合；步骤S02：设相机拍摄平面为，相机在平面上的拍摄范围为区域ABCD，区域ABCD在相机中的成像平面为A'B'C'D'；在平面任意选择一点o₁建立直角坐标系x₁y₁z₁，x₁y₁平面平行于平面，z₁轴垂直于平面；并设点o₁在整体空间直角坐标系xyz中的坐标为；步骤S03：设相机直角坐标系XYZ中，相机X方向的视场角为，Y方向的视场角为，相机X方向的分辨率为，Y方向的分辨率为；在相机直角坐标系XYZ中，分别计算直线OA、OB、OC、OD的方向向量及直线方程；相机直角坐标系XYZ绕X轴、Y轴、Z轴旋转角度、、后与整体空间直角坐标系xyz重合；则可得在整体空间直角坐标系xyz中，直线OA、OB、OC、OD的方向向量，并进一步求得A、B、C、D四个端点的坐标，得到区域ABCD的大小和形状；步骤S04：区域ABCD中任意一点P在成像平面A'B'C'D'中的成像位置为P'；设点P'像素坐标为，其中，表示水平方向像素点个数，表示竖直方向像素点个数；在整体空间直角坐标系xyz中，可求得直线OP的方向向量、直线方程以及P点坐标；步骤S05：在区域ABCD中选取特征点，并通过测量工具测量出各个特征点在直角坐标系x₁y₁z₁中的坐标位置，即，，，其中为特征点个数；在图像中识别出各个特征点在图像中的像素位置，并建立及求解线性方程组，即可得图像与真实空间的映射关系；步骤S06：通过对船体上的特征点进行识别，即可得各个特征点的像素坐标，然后带入步骤S05的映射关系就可求解出该特征点在整体空间直角坐标系xyz中的空间坐标位置，通过前后两次坐标即可确定船体在平面内的位移。