拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下物體測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拖網(wǎng)是遠(yuǎn)洋捕撈中經(jīng)常使用的網(wǎng)具之一。拖網(wǎng)是一種圓錐狀的網(wǎng)具，通過拖曳前端的兩個(gè)網(wǎng)袖，設(shè)計(jì)良好的拖網(wǎng)網(wǎng)口會(huì)在水流的沖擊下張開，網(wǎng)口所覆蓋范圍內(nèi)的魚類將被拖入網(wǎng)身內(nèi)而被捕獲。在使用過程中拖網(wǎng)網(wǎng)口張開的大小和形狀直接影響拖網(wǎng)的效率，是拖網(wǎng)網(wǎng)具的重要參數(shù)，也是拖網(wǎng)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵因素之一。在網(wǎng)具設(shè)計(jì)階段，一般通過制作按比例縮小的拖網(wǎng)模型，測(cè)量其在工作速度下網(wǎng)口的大小和形狀，通過換算得到實(shí)際拖網(wǎng)的數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)網(wǎng)具設(shè)計(jì)。
[0003]對(duì)水下物體的測(cè)量一般采用聲納方法進(jìn)行，由于拖網(wǎng)模型的線徑細(xì)、網(wǎng)孔大，造成聲納回波信號(hào)噪聲大，測(cè)量精度差。
[0004]直接采用攝影技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，由于網(wǎng)袖和網(wǎng)口之間沒有明確的界線，不易確定網(wǎng)口的位置。
[0005]目前還沒有專用的拖網(wǎng)網(wǎng)口測(cè)量工具。
[0006]激光具有亮度高、準(zhǔn)直性好等特點(diǎn)，在現(xiàn)代已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，也已經(jīng)被應(yīng)用到測(cè)量系統(tǒng)中。
[0007]常見準(zhǔn)直激光器，垂直照射到物體上形成一個(gè)亮點(diǎn)。如果需要在物體上形成一條準(zhǔn)直亮線，需要用到一字線激光器，這種激光器發(fā)出的是扇形光面，照射到平面上得到一條直的亮線。
[0008]如果一字線激光器發(fā)出的光照射到網(wǎng)具上，由于網(wǎng)孔的存在，使得激光除了在網(wǎng)片上會(huì)形成一條亮線外，還會(huì)透過網(wǎng)孔，射到后面，如果后面還有一個(gè)網(wǎng)片，還會(huì)在第二個(gè)網(wǎng)片上形成亮線。如果網(wǎng)具為圓桶狀，扇形激光從桶外一定距離照射桶形網(wǎng)具，可在網(wǎng)具上形成一個(gè)截面，激光與網(wǎng)具相交處將形成一個(gè)亮環(huán)。
[0009]—般的相機(jī)成像，可用凸透鏡成像進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算:
[0010]如圖1所示，物體的高度為h，成像高度為hl，物體到鏡頭的距離B0為物距u，成像到鏡頭的距離0B1為象距V，鏡頭的焦距為f。
[0011]由成像公式1/f = l/u+1/v 得:V = fu/(u-f)(1)
[0012]由于ΔΑΒ0 …ΔΑ1Β10,有 h = hp/v(2)
[0013]將(1)式帶入⑵得:h= hi (u-f) /f(3)
[0014]因此，利用像的高度hi和物距u，再結(jié)合已知的鏡頭焦距f，就可以利用公式(3)計(jì)算出物體高度h，而像的高度hi可以通過相機(jī)像素大小和像所占的像素?cái)?shù)計(jì)算出。同理可利用像的面積計(jì)算出實(shí)際網(wǎng)口的面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，能夠?qū)λ髦幸苿?dòng)的拖網(wǎng)模型網(wǎng)口張開的大小和形狀進(jìn)行測(cè)量。
[0016]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0017](1)設(shè)計(jì)一個(gè)用于固定一字線激光器、拖網(wǎng)模型和相機(jī)的支架；
[0018](2)將拖網(wǎng)模型固定到支架上，網(wǎng)口朝向相機(jī)的安裝方向；
[0019](3)安裝一字線激光器，所述一字線激光器安裝在拖網(wǎng)模型網(wǎng)口的外圍，調(diào)節(jié)一字線激光器的角度至一字線激光器發(fā)出的扇形光面與拖網(wǎng)模型的前進(jìn)方向垂直，調(diào)節(jié)一字線激光器與拖網(wǎng)模型之間的距離至扇形光面覆蓋整個(gè)拖網(wǎng)模型的網(wǎng)口，并形成一個(gè)亮環(huán)；
[0020](4)選擇相機(jī)，并對(duì)相機(jī)作防水處理；
[0021](5)安裝相機(jī)，所述相機(jī)安裝在拖網(wǎng)模型網(wǎng)口的正前方，高度為張開網(wǎng)口的中間位置，調(diào)節(jié)相機(jī)與拖網(wǎng)模型之間的距離至完整拍攝網(wǎng)口的像，調(diào)節(jié)相機(jī)的焦距至亮環(huán)成像最清晰；
[0022](6)測(cè)量一字線激光器到相機(jī)鏡頭的距離，根據(jù)相機(jī)的參數(shù)得到鏡頭焦距、像素尺寸；
[0023](7)利用圖像處理技術(shù)計(jì)算出激光亮環(huán)在相機(jī)上成像的大小，然后利用公式h =hi (u-f)/f計(jì)算出網(wǎng)口大??；
[0024](8)對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0025]所述一字線激光器采用波長為532nm的綠色激光。
[0026]所述一字線激光器激光發(fā)散的角度不小于90°。
[0027]所述一字線激光器安裝于拖網(wǎng)模型的上方。
[0028]所述相機(jī)米用1280*720以上的尚清攝像頭。
[0029]所述相機(jī)感光元件的寬邊與網(wǎng)口寬的方向一致。
[0030]所述步驟(8)中測(cè)量參數(shù)校準(zhǔn)方法是在安裝好的系統(tǒng)中、拖網(wǎng)模型網(wǎng)口處豎直設(shè)置間距已知的網(wǎng)格板，記錄相機(jī)的成像以及網(wǎng)格板上網(wǎng)口對(duì)應(yīng)點(diǎn)到網(wǎng)口中心線之間的距離，建立二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為計(jì)算公式的修正數(shù)據(jù)。
[0031]有益效果
[0032]本發(fā)明通過一個(gè)支架將拖網(wǎng)模型、一字線激光器和相機(jī)固定起來，使得三者在水流中移動(dòng)的位置關(guān)系相對(duì)固定，一字線激光器發(fā)散的扇形激光在拖網(wǎng)模型網(wǎng)口形成一個(gè)亮環(huán)，當(dāng)該亮環(huán)在相機(jī)中清晰成像時(shí)，即可根據(jù)成像公式得到像距，再通過測(cè)量物距和計(jì)算成像尺寸即可算出拖網(wǎng)模型網(wǎng)口在水流中張開的大小，相機(jī)成像的形狀也就是水中拖網(wǎng)模型網(wǎng)口的形狀。另外，采用激光照射成像的測(cè)量方式，避免了接觸式測(cè)量過程中可能導(dǎo)致的形變，保證了測(cè)量精度。
【附圖說明】
[0033]圖1為凸透鏡成像的原理示意圖。
[0034]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0036]如圖2所示的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其測(cè)量原理為:利用一個(gè)支架，一字線激光器1、拖網(wǎng)模型2和相機(jī)3都固定在該支架上，三者之間的位置相對(duì)固定，支架可以帶領(lǐng)三者同時(shí)在水中以一定速度移動(dòng)，模擬拖網(wǎng)在水中作業(yè)。將一字線激光器1固定于拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口外圍，將其發(fā)出的光豎直投射到拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口，在拖網(wǎng)模型2上形成一個(gè)與拖網(wǎng)模型2網(wǎng)身垂直的截面，由于水本身對(duì)激光反射很少，拖網(wǎng)模型2網(wǎng)衣部分對(duì)激光反射較強(qiáng)，所以在拖網(wǎng)模型2網(wǎng)衣上形成一個(gè)亮環(huán)。在拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口前放置一個(gè)防水的相機(jī)3，相機(jī)3可以拍下整個(gè)亮環(huán)的成像，亮環(huán)的形狀就是網(wǎng)口的形狀，亮環(huán)的尺寸可根據(jù)公式(3)計(jì)算得出。
[0037]在一字線激光器1的后面還可以按同樣的方式設(shè)置第二、第三一字線激光器，可以用于觀察拖網(wǎng)模型口徑隨位置的變化。
[0038]具體包括以下步驟:
[0039](1)設(shè)計(jì)一個(gè)用于固定一字線激光器1、拖網(wǎng)模型2和相機(jī)3的支架；
[0040](2)將拖網(wǎng)模型2固定到支架上，網(wǎng)口朝向相機(jī)3的安裝方向；
[0041](3)安裝一字線激光器1。據(jù)研究，藍(lán)綠光在海水中穿透能力較好，故一字線激光器1采用波長為532nm的綠色激光，其扇形發(fā)散角不小于90°，以保證扇形光更容易完整地截取拖網(wǎng)模型2的網(wǎng)口。一字線激光器1安裝在拖網(wǎng)模型2的外圍，通常安裝于拖網(wǎng)模型2的上方，調(diào)節(jié)一字線激光器1的角度至一字線激光器1發(fā)出的扇形光面與拖網(wǎng)模型2的前進(jìn)方向垂直，調(diào)節(jié)一字線激光器1與拖網(wǎng)模型2之間的距離至扇形光面覆蓋整個(gè)拖網(wǎng)模型2的網(wǎng)口，截面與拖網(wǎng)模型2網(wǎng)片相交處形成一個(gè)亮環(huán)；
[0042](4)選擇相機(jī)3，相機(jī)3可采用1280*720以上的高清攝像頭，并對(duì)相機(jī)作防水處理，使其可以長期在水下工作；
[0043](5)安裝相機(jī)3。相機(jī)3安裝在拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口的正前方，高度為張開網(wǎng)口的中間位置，調(diào)節(jié)相機(jī)3與拖網(wǎng)模型2之間的距離至完整拍攝網(wǎng)口的像，調(diào)節(jié)相機(jī)3的焦距至亮環(huán)成像最清晰。為充分利用攝像頭分辨率，結(jié)合拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口形狀，將相機(jī)3感光元件(即(XD)的寬邊與網(wǎng)口寬的方向一致；
[0044](6)測(cè)量一字線激光器1到相機(jī)3鏡頭的距離，根據(jù)相機(jī)3的參數(shù)得到鏡頭焦距、像素尺寸；
[0045](7)利用圖像處理技術(shù)計(jì)算出激光亮環(huán)在相機(jī)3上成像的大小，然后利用公式h =hi (u-f)/f計(jì)算出網(wǎng)口大??；
[0046](8)由于鏡頭畸變、水的折射等原因，導(dǎo)致成像與理想狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生差異，這些差異會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差增大，因此需要對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的方法是安裝好系統(tǒng)后，在拖網(wǎng)模型2網(wǎng)口處豎直放置間距已知的網(wǎng)格板，記錄此時(shí)相機(jī)3的成像以及網(wǎng)格板上網(wǎng)口對(duì)應(yīng)點(diǎn)到網(wǎng)口中心線之間的距離，建立二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為對(duì)計(jì)算公式的修正數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，包括以下步驟： (1)設(shè)計(jì)一個(gè)用于固定一字線激光器（1)、拖網(wǎng)模型（2)和相機(jī)（3)的支架； (2)將拖網(wǎng)模型（2)固定到支架上，網(wǎng)口朝向相機(jī)（3)的安裝方向； (3)安裝一字線激光器（1)，所述一字線激光器（1)安裝在拖網(wǎng)模型（2)網(wǎng)口的外圍，調(diào)節(jié)一字線激光器（1)的角度至一字線激光器（1)發(fā)出的扇形光面與拖網(wǎng)模型（2)的前進(jìn)方向垂直，調(diào)節(jié)一字線激光器（1)與拖網(wǎng)模型（2)之間的距離至扇形光面覆蓋整個(gè)拖網(wǎng)模型（2)的網(wǎng)口，并形成一個(gè)亮環(huán)； (4)選擇相機(jī)（3)，并對(duì)相機(jī)（3)作防水處理； (5)安裝相機(jī)（3)，所述相機(jī)（3)安裝在拖網(wǎng)模型（2)網(wǎng)口的正前方，高度為張開網(wǎng)口的中間位置，調(diào)節(jié)相機(jī)⑶與拖網(wǎng)模型⑵之間的距離至完整拍攝網(wǎng)口的像，調(diào)節(jié)相機(jī)（3)的焦距至亮環(huán)成像最清晰； (6)測(cè)量一字線激光器⑴到相機(jī)（3)鏡頭的距離，根據(jù)相機(jī)（3)的參數(shù)得到鏡頭焦距、像素尺寸； (7)利用圖像處理技術(shù)計(jì)算出激光亮環(huán)在相機(jī)（3)上成像的大小，然后利用公式h=h^u-D/f計(jì)算出網(wǎng)口大??； (8)對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述一字線激光器（1)采用波長為532nm的綠色激光。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述一字線激光器（1)激光發(fā)散的角度不小于90°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述一字線激光器⑴安裝于拖網(wǎng)模型⑵的上方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述相機(jī)（3)采用1280*720以上的高清攝像頭。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述相機(jī)（3)感光元件的寬邊與網(wǎng)口寬的方向一致。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，其特征在于：所述步驟（8)中測(cè)量參數(shù)校準(zhǔn)方法是在安裝好的系統(tǒng)中、拖網(wǎng)模型（2)網(wǎng)口處豎直設(shè)置間距已知的網(wǎng)格板，記錄相機(jī)（3)的成像以及網(wǎng)格板上網(wǎng)口對(duì)應(yīng)點(diǎn)與網(wǎng)口中心線之間的距離，建立二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為計(jì)算公式的修正數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種拖網(wǎng)模型網(wǎng)口測(cè)量方法，包括以下步驟：設(shè)計(jì)用于固定一字線激光器、拖網(wǎng)模型和相機(jī)的支架、固定拖網(wǎng)模型、安裝一字線激光器并形成亮環(huán)、選擇相機(jī)并作防水處理、安裝相機(jī)并清晰成像、測(cè)量一字線激光器到相機(jī)鏡頭的距離，獲取鏡頭焦距和像素尺寸、計(jì)算成像大小、計(jì)算亮環(huán)大小和對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明方法能夠?qū)λ髦幸苿?dòng)的拖網(wǎng)模型網(wǎng)口張開的大小和形狀進(jìn)行測(cè)量。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號(hào)】CN105241381
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510649869
【發(fā)明人】戴陽, 王魯民, 周愛忠, 王磊, 楊勝龍, 劉永利, 崔雪森, 郭彥鵬
【申請(qǐng)人】中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日