一种利用图像处理原理的自动标定装置及标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用图像处理原理的自动标定装置，包括第一旋转托盘、第二旋转托盘、第一激光发射装置和第二激光发射装置，第一激光发射装置位于第一旋转托盘上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，第一旋转托盘通过轴承安装在第一旋转杆上，第一旋转杆插入在第一套筒上，第一旋转杆底部设有第一螺纹孔，在第一螺纹孔中安装有第一螺杆，第一螺杆安装在第一电机上；在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有定位装置，在河岸上安装有摄像机。本发明专利技术当测量某个区域的水流速度时，将两束激光的交点投射与此区域，用几何关系建立图像像素与实际尺度转换关系，实现自动标定，然后将标定的结果反馈给摄像机，更精确的测算流速。

An automatic calibration device and calibration method using the principle of image processing

The invention discloses an automatic calibration device using image processing principle, including the first rotating tray, rotating tray, second first and second laser emitter laser emission device, the first laser emission device at the first rotating tray, second laser emitting device is positioned on a rotating tray second, the first rotating tray mounted on the first rotating rod the first bearing, a rotary rod is inserted in the first sleeve, the first rotating rod is arranged at the bottom of the first screw hole, a first screw is arranged on the first thread hole, the first screw is arranged on the first motor; positioning device are arranged on the rotary tray first rotating tray and second, a camera mounted on the river bank. The present invention when flow velocity measurement of a region, and the intersection of the two laser beams projected in this region, the establishment of image pixel conversion relationship with the actual scale with geometric relations, automatic calibration, calibration results for the feedback camera then, more accurate velocity measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种利用图像处理原理的自动标定装置及标定方法
本专利技术涉及利用图像处理原理的自动标定装置及标定方法，属于标定领域。
技术介绍
在实验室河工模型或原型河流表面流速测量广泛应用大范围表面流场图像测试系统。其原理是：在水流表面散播跟随性能好的示踪粒子，跟随水流运动，记录一定时间间隔的流场图像，经图像处理提取示踪粒子像，在相邻两幅流场图像中进行粒子匹配，找到t1时刻示踪粒子经过Δt时间后在t2时刻的图像，计算出Δt时间内粒子位移L，从而求得示踪粒子的速度，对应水流点的速度v：v＝L/Δt，从图像上提取位移L的单位为像素，为获取实际流速大小，需要将建立像素与实际尺度之间的关系，该过程称为标定，α＝l/N，α为单位像素对应的实际尺寸，l、N分别为水流表面实际长度与图像上对应的像素数。原型河流应用时，摄像机只能架设在岸滩上，为获取河流中心的流速，摄像机需要以一定角度倾斜布置，导致采集的图像不同区域存在不同的变形。因此，迫切需要一种自动标定装置。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种利用图像处理原理的自动标定装置及标定方法，通过追踪两束激光的交叉点，运用几何关系建立图像像素与实际尺度转换关系，实现自动标定。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的利用图像处理原理的自动标定装置，包括第一旋转托盘、第二旋转托盘、第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置位于第一旋转托盘上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘通过轴承安装在第一旋转杆上，第一旋转杆插入在第一套筒上，第一旋转杆底部设有第一螺纹孔，在第一螺纹孔中安装有第一螺杆，第一螺杆安装在第一电机上；所述第二旋转托盘通过轴承安装在第二旋转杆上，第二旋转杆插入在第二套筒上，第二旋转杆底部设有第二螺纹孔，在第二螺纹孔中安装有第二螺杆，第二螺杆安装在第二电机上，在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有定位装置，定位装置与显示装置连接，显示装置安装在第一旋转托盘和第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘和第二旋转托盘均安装有把手，在河岸上安装有摄像机。作为优选，所述第一套筒和第二套筒均设有凹槽，第一旋转杆和第二旋转杆的两侧均延伸有凸台，凸台插入凹槽内。作为优选，所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均安装有角度传感器。作为优选，所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有水平仪。作为优选，所述第一旋转杆和第二旋转杆上均设有螺纹孔，在第一旋转托盘和第二旋转托盘的中心插入有锁紧螺栓，锁紧螺栓插入到螺纹孔中。一种利用图像处理原理的自动标定装置的标定方法，包括以下步骤：(1)通过水平仪将第一旋转托盘和第二旋转托盘调整在水平位置，将第一旋转托盘通过第一电机调整到河流最低水位，读取第一旋转托盘上定位装置的高度，通过第二电机带动第二旋转托盘移动，通过第二电机带动第二旋转托盘移动度第二旋转托盘上的定位装置的读数与第一旋转托盘上的读数相同，第二电机停止工作；(2)转动第一旋转托盘和第二旋转托盘，使第一激光和第二激光两束光重合,第一激光和第二激光中心点之间的距离为A，以第一激光中心为原点，与第二激光中心连线为X轴，根据右手定则建立原型坐标系；(3)转动第一旋转托盘，第一旋转托盘上的角度传感器显示读数为a11，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a21，摄像机拍摄激光图像M1，两束激光交点P1在图像坐标系上的坐标为(xM1,yM1)，在原型坐标系上的坐标为(x1,y1)，则有：y1＝A/(cota11+cota21)x1＝y1cota11；(4)转动第一旋转托盘，第一旋转托盘上的角度传感器显示读数为a12，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a22，摄像机拍摄激光图像M2，两束激光交点P2在图像坐标系上的坐标为(xM2,yM2)，在原型坐标系上的坐标为(x2,y2)，则有：y2＝A/(cota12+cota22)x2＝y2cota12；(5)P1和P2之间的实际距离为：(6)P1和P2之间在图像上的像素距离为：(7)则单位像素与实际尺度之间的关系为：α＝l/N。有益效果：本专利技术的利用图像处理原理的自动标定装置，当测量某个区域的水流速度时，将两束激光的交点投射与此区域，用几何关系建立图像像素与实际尺度转换关系，实现自动标定，然后将标定的结果反馈给摄像机，更精确的测算流速。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为第一激光和第二激光转过的角度图。图3为计算原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，本专利技术的利用图像处理原理的自动标定装置，包括第一旋转托盘4、第二旋转托盘、第一激光发射装置1和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置1位于第一旋转托盘4上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘4通过轴承3安装在第一旋转杆6上，第一旋转杆6插入在第一套筒7上，第一旋转杆6底部设有第一螺纹孔，在第一螺纹孔中安装有第一螺杆8，第一螺杆8安装在第一电机9上；所述第二旋转托盘通过轴承3安装在第二旋转杆上，第二旋转杆插入在第二套筒上，第二旋转杆底部设有第二螺纹孔，在第二螺纹孔中安装有第二螺杆，第二螺杆安装在第二电机上，在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有定位装置10，定位装置10可以为GPS定位仪，也可以为北斗定位仪，定位装置与显示装置连接，显示装置安装在第一旋转托盘4和第二旋转托盘上，在河岸上安装有摄像机12。在本专利技术中，所述第一套筒7和第二套筒均设有凹槽，第一旋转杆6和第二旋转杆的两侧均延伸有凸台，凸台插入凹槽内。所述第一旋转托盘4和第二旋转托盘上均安装有角度传感器，角度传感器为SSA00XXH2-C020。所述第一旋转托盘4和第二旋转托盘上均设有水平仪。所述第一旋转杆6和第二旋转杆上均设有螺纹孔，在第一旋转托盘4和第二旋转托盘的中心插入有锁紧螺栓2，锁紧螺栓2插入到螺纹孔中。一种利用图像处理原理的自动标定装置的标定方法，如图2和图3所示，包括以下步骤：(1)通过水平仪将第一旋转托盘4和第二旋转托盘调整在水平位置，将第一旋转托盘4通过第一电机9调整到河流最低水位，读取第一旋转托盘4上定位装置10的高度，通过第二电机带动第二旋转托盘移动，通过第二电机带动第二旋转托盘移动度第二旋转托盘上的定位装置的读数与第一旋转托盘4上定位装置的读数相同，第二电机停止工作；(2)转动第一旋转托盘4和第二旋转托盘，使第一激光和第二激光两束光重合,第一激光和第二激光中心点之间的距离为A，以第一激光中心为原点，与第二激光中心连线为X轴，根据右手定则建立原型坐标系；(3)转动第一旋转托盘4，第一旋转托盘4上的角度传感器显示读数为a11，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a21，摄像机12拍摄激光图像M1，两束激光交点P1在图像坐标系上的坐标为(xM1,yM1)，在原型坐标系上的坐标为(x1,y1)，则有：y1＝A/(cota11+cota21)x1＝y1cota11；(4)转动第一旋转托盘4，第一旋转托盘4上的角度传感器显示读数为a12，转动第二旋转托盘，第二旋转托盘上的角度传感器显示读数为a22，摄像机12拍摄激光图像M2，两束激光交点P2在图像坐标系上的坐标为(xM2,yM2)，在原型坐标系上的坐标为(x2,y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：包括第一旋转托盘、第二旋转托盘、第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置位于第一旋转托盘上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘通过轴承安装在第一旋转杆上，第一旋转杆插入在第一套筒上，第一旋转杆底部设有第一螺纹孔，在第一螺纹孔中安装有第一螺杆，第一螺杆安装在第一电机上；所述第二旋转托盘通过轴承安装在第二旋转杆上，第二旋转杆插入在第二套筒上，第二旋转杆底部设有第二螺纹孔，在第二螺纹孔中安装有第二螺杆，第二螺杆安装在第二电机上，在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有定位装置，定位装置与显示装置连接，显示装置安装在第一旋转托盘和第二旋转托盘上，在河岸上安装有摄像机。

【技术特征摘要】
1.一种利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：包括第一旋转托盘、第二旋转托盘、第一激光发射装置和第二激光发射装置，所述第一激光发射装置位于第一旋转托盘上，第二激光发射装置位于第二旋转托盘上，所述第一旋转托盘通过轴承安装在第一旋转杆上，第一旋转杆插入在第一套筒上，第一旋转杆底部设有第一螺纹孔，在第一螺纹孔中安装有第一螺杆，第一螺杆安装在第一电机上；所述第二旋转托盘通过轴承安装在第二旋转杆上，第二旋转杆插入在第二套筒上，第二旋转杆底部设有第二螺纹孔，在第二螺纹孔中安装有第二螺杆，第二螺杆安装在第二电机上，在第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有定位装置，定位装置与显示装置连接，显示装置安装在第一旋转托盘和第二旋转托盘上，在河岸上安装有摄像机。2.根据权利要求1所述的利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：所述第一套筒和第二套筒均设有凹槽，第一旋转杆和第二旋转杆的两侧均延伸有凸台，凸台插入凹槽内。3.根据权利要求2所述的利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均安装有角度传感器。4.根据权利要求3所述的利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：所述第一旋转托盘和第二旋转托盘上均设有水平仪。5.根据权利要求1所述的利用图像处理原理的自动标定装置，其特征在于：所述第一旋转杆和第二旋转杆上均设有螺纹孔，在第一旋转托盘和第二旋转托盘的中心插入有锁紧螺栓，锁紧螺栓插入到螺纹孔中。6.一种如权利要求4所述的利用图像处理原理的自动标定装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过水平仪将第一旋转托...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋双燕，
申请(专利权)人：宋双燕，
类型：发明
国别省市：湖北,42