一种浮标姿态测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种浮标姿态测量装置，包括：配置在待测量浮标外表面的浮标标识物；对浮标标识物进行图像采集的第一图像采集器和第二图像采集器；数据处理模块，用于识别并确定第一图像采集器和第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息中浮标标识物的位置差异信息，和根据位置差异参数确定待测量浮标的浮标姿态参数。本发明专利技术实施例还提供一种浮标姿态测量方法。本发明专利技术实施例所提供的测量装置及方法，具有操作方便、成本低廉且所确定高精确性的测量数据结果的优点，可预见在浮标研制及浮标动态性能检测领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及海洋观测
，尤其涉及一种浮标姿态测量装置及方法。
技术介绍
海洋参数观测技术是海洋资源开发和海洋权益保障的重要技术支撑，对我国的海防建设和海洋资源的利用和可持续发展具有十分重要的意义。海洋浮标是实现海洋动力环境和海气界面气象参数长期连续观测的主要手段，已成为海洋业务化观测必不可少的观测系统和离岸海洋观测的主要设备。浮标在海洋环境中工作，其自身必然会受到诸如海浪、海流、风等海洋环境的影响，使得浮标产生俯仰、倾斜以及旋转等姿态变化。由于部分浮标(如波浪浮标、海气通量浮标等)在工作过程中需要浮标的姿态稳定在一定范围内，所以使得某些浮标在工作海况下保持姿态稳定是该类浮标在设计和布放时需要解决的关键问题。进一步地，保持浮标姿态稳定主要依赖于浮标姿态测量，通过所测量的浮标所偏移角度，对浮标做出相应的调整。现有的浮标姿态测量方案主要是在浮标体内添加姿态自记式记录仪，在浮标体运动的同时，通过该姿态自记式记录仪内部价格昂贵的姿态传感器记录浮标的运动姿态。但是上述测量方案除成本较高外还改变了浮标自身的重心分布，不适用于快速精确地获取浮标实时姿态。应当说明的是，以上技术问题是本专利技术人在实施本专利技术的过程中所发现的。
技术实现思路
鉴于现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种浮标姿态测量装置及方法，其目的在于通过两个图像采集器同步采集浮标的图像信息，并根据双目视觉测量原理确定浮标实时的姿态参数。本专利技术实施例一方面提供一种浮标姿态测量装置，包括：配置在待测量浮标外表面的浮标标识物；对上述浮标标识物进行图像采集的第一图像采集器和第二图像采集器；数据处理模块，用于识别并确定上述第一图像采集器和第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息中上述浮标标识物的位置差异信息，和根据上述位置差异参数确定上述待测量浮标的浮标姿态参数。结合本专利技术实施例的一方面，上述浮标标识物包括反光标识条和棋格形标定板，则上述数据处理模块用于根据上述第一图像信息和上述第二图像信息中上述棋格形标定板的位置确定上述第一图像采集器和上述第二图像采集器的相对位置信息，和根据所确定的第一图像采集器和上述第二图像采集器的相对位置信息建立世界坐标系；以及上述数据处理模块用于根据上述第一图像信息和第二图像信息中上述反光标识条的位置信息并结合上述世界坐标系，确定上述待测量浮标的浮标姿态参数。结合本专利技术实施例的一方面，上述数据处理模块为计算机，其特征在于，上述浮标姿态测量装置还包括：与上述第一图像采集器、第二图像采集器和上述数据处理模块分别连接的分别连接的通信模块，上述通信模块用于将上述第一图像采集器和上述第二图像采集器所采集的图像信息发送至上述计算机。结合本专利技术实施例的一方面，上述浮标姿态测量装置还包括：与上述通信模块连接的同步采集控制模块，用于控制将上述第一图像采集器和上述第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息发送至上述计算机。结合本专利技术实施例的一方面，上述浮标姿态测量装置还包括：与上述数据处理模块相连接的显示装置，上述显示装置用于显示上述浮标姿态参数。结合本专利技术实施例的一方面，上述第一图像采集器和第二图像采集器为水平或竖直排列的工业相机，和上述第一图像采集器和上述第二图像采集器之间相距一定距离。结合本专利技术实施例的一方面，上述浮标姿态参数为浮标的俯仰角和偏航角。本专利技术实施例另一方面提供一种浮标姿态测量方法，使用了上述本专利技术一方面所提供的浮标姿态测量装置，具体本方法包括：第一图像采集器和第二图像采集器分别同步拍摄采集上述待测量浮标的第一图像信息和第二图像信息；上述数据处理模块运用图像处理技术获取上述第一图像信息和第二图像信息中棋格形标定板的相对位置信息，并建立参照坐标系；上述数据处理模块获取上述第一图像信息和第二图像信息中反光标识条的位置信息，并分别确定上述反光标识条在上述世界坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；根据上述第一坐标信息和上述第二坐标信息，并结合光学三角测量原理确定上述待测试浮标的姿态参数。结合本专利技术实施例的另一方面，在上述第一图像采集器和所述第二图像采集器分别同步拍摄采集所述待测量浮标的第一图像信息和第二图像信息之前还包括：启动第一图像采集器和第二图像采集器拍摄采集不包含待测量浮标的多张图像信息；对所述多张图像信息采用统计平均法以确定上述待测量浮标的背景图像信息。在本专利技术实施例所提供的浮标姿态测量装置及方法中，不需要在浮标内部安装价格昂贵的姿态传感器及辅助电路，也不需要改变浮标的原有结构设计，对浮标的原有的重心分布没有影响；进一步地，本测量装置及方法操作方便、成本低廉但所确定的测量数据结果具有较高的精确性，可预见在浮标研制及浮标动态性能检测领域具有广阔的应用前景。本专利技术还有更多的有益效果将在下文具体实施方式中进行阐述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出的是本专利技术一实施例所提供的浮标姿态测量装置的结构示意图；图2示出的是本专利技术一实施例所提供的浮标姿态测量方法的流程示意图；图3示出的是本专利技术浮标姿态测量装置及方法一应用具体实施例的实现效果图；图4示出的是本专利技术所涉及的浮标姿态参数的定义的示意图；图5示出的是本专利技术所涉及的浮标姿态参数测量的原理示意图。具体实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1示出的是本专利技术一实施例所提供的浮标姿态测量装置的结构示意图，浮标姿态测量装置10包括：配置在待测量浮标A外表面的浮标标识物101；对浮标标识物101进行图像采集的第一图像采集器102和第二图像采集器103；数据处理模块104，用于识别并确定第一图像采集器102和第二图像采集器103所同步采集的第一图像信息和第二图像信息中浮标标识物101的位置差异信息，和根据上述位置差异参数确定上述待测量浮标A的浮标姿态参数。通过本专利技术实施例所提供的浮标姿态测量装置，不需要在浮标内部安装价格昂贵的姿态传感器及辅助电路，也不需要改变浮标的原有结构设计，对浮标的原有的重心分布没有影响，能够在低成本的消耗的前题下实现高精度的浮标姿态测量结果。浮标标识物101包括反光标识条1011和棋格形标定板1012，则数据处理模块104用于根据第一图像信息和第二图像信息中棋格形标定板1012的位置确定第一图像采集器和第二图像采集器的相对位置信息，和根据所确定的第一图像采集器102和第二图像采集器103的相对位置信息建立世界坐标系；以及数据处理模块104用于根据上述第一图像信息和第二图像信息中上述反光标识条1011的位置信息并结合上述世界坐标系，确定待测量浮标A的浮标姿态参数。由此利用空间几何知识实现了对浮标姿态的确定。数据处理模块104为计算机，上述浮标姿态测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮标姿态测量装置，其特征在于，包括：配置在待测量浮标外表面的浮标标识物；对所述浮标标识物进行图像采集的第一图像采集器和第二图像采集器；数据处理模块，用于识别并确定所述第一图像采集器和第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息中所述浮标标识物的位置差异信息，和根据所述位置差异参数确定所述待测量浮标的浮标姿态参数。

【技术特征摘要】
1.一种浮标姿态测量装置，其特征在于，包括：配置在待测量浮标外表面的浮标标识物；对所述浮标标识物进行图像采集的第一图像采集器和第二图像采集器；数据处理模块，用于识别并确定所述第一图像采集器和第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息中所述浮标标识物的位置差异信息，和根据所述位置差异参数确定所述待测量浮标的浮标姿态参数。2.根据权利要求1所述的浮标姿态测量装置，所述浮标标识物包括反光标识条和棋格形标定板，其特征在于：所述数据处理模块用于根据所述第一图像信息和所述第二图像信息中所述棋格形标定板的位置确定所述第一图像采集器和所述第二图像采集器的相对位置信息，和根据所确定的第一图像采集器和所述第二图像采集器的相对位置信息建立世界坐标系；以及所述数据处理模块用于根据所述第一图像信息和第二图像信息中所述反光标识条的位置信息并结合所述世界坐标系，确定所述待测量浮标的浮标姿态参数。3.根据权利要求1所述的浮标姿态测量装置，所述数据处理模块为计算机，其特征在于，所述装置还包括：与所述第一图像采集器、第二图像采集器和所述数据处理模块分别连接的分别连接的通信模块，所述通信模块用于将所述第一图像采集器和所述第二图像采集器所采集的图像信息发送至所述计算机。4.根据权利要求3所述的浮标姿态测量装置，其特征在于，还包括：与所述通信模块连接的同步采集控制模块，用于控制将所述第一图像采集器和所述第二图像采集器所同步采集的第一图像信息和第二图像信息发送至所述计算机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江涛，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：发明
国别省市：天津;12