CN119395321A 一种xcp探头自旋速度视频测量装置及方法 （国家海洋技术中心）

本申请公开了一种XCP探头自旋速度视频测同高度处设有多个透明材质的观测窗口；XCP探像采集模块正对观测窗口，用于采集XCP探头在试验水塔平台内自由下落过程中的运动序列图度视频测量装置及方法，能够实现XCP探头自旋2所述试验水塔平台用于根据需要抽入不同深度的试验用水，用来模拟理所述运动序列图像并计算XCP探头自旋设置的轻质高亮标志点为采用高亮反光漆喷涂设备在XCP探头头部中心位置喷涂的轻质高4.一种XCP探头自旋速度视频测量方法，其特征在于，基从高速图像采集模块采集的运动序列图像中筛选起始段序列图像、中间对起始段序列图像和结束段序列图像进行图像预处理，得到预处理后针对预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中的每帧图像，提取计算每帧图像中标志点中心到中轴线距离，得到预处理后后的结束段序列图像中各帧图像标志点中心到中轴线距离根据两个距离数据序列分别计算预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序根据预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中标志点中心到中轴5.根据权利要求4所述的XCP探头自旋速度视XCP探头上的标志点随着XCP探头的自旋由背对高速图像采集模块逐步进入高速图像36.根据权利要求4所述的XCP探头自旋速度视频测对起始段序列图像和结束段序列图像中的每帧图像，采用空域中值滤波方法平滑图7.根据权利要求5所述的XCP探头自旋速度理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中的每帧图像，提取XCP探头中轴线针对预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中于卡尔曼滤波的方式跟踪预测下一帧图像中XCP探头在图像坐标系中的位置，并设置下一通过背景差分法减去由统计平均法所构造的背景图像以去除背景，随后对包含XCP探头的二值图像采用形态学滤波消除噪声并平滑各区域边缘，随后采用基。8.根据权利要求7所述的XCP探头自旋速度视频测量采用公式计算每帧图像中标志点中心到中轴线距离；将针对帧图像计算的l记为Lr，ke(1,2,…i)或(m,m+1…,n)；则预处理后的起始段序列图像中各帧49.根据权利要求8所述的XCP探头自旋速度视频测量方采用公式E(h)=Lr-ir计算距离序列的残差序列；继续检测E(k)是否落在区间之内；否则令距离数据序列分别计算预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中标志对距离数据序列及对应帧数进行二次多项式拟合，得到一元二次方程列图像中标志点中心到中轴线的最小距离Isaa及对应帧；序列图像中标志点中心到中轴线的最小距离Laa5[0001]本申请涉及海洋流速剖面测量技术领域，特别是涉及一种XCP探头自旋速度视频了其探头高速自旋是测量的必要前提，旋转速度直接影响测量数据的精度和垂直分辨率，转速的稳定性直接决定了测量数据的优劣。如何设计能在海水中进行稳定高速自旋的XCP[0004]针对XCP测量原理及特点，本申请提供一种XCP探头自旋速度视频测量装置及方探头头部中心位置喷涂的轻质高亮圆形反光6处理后的结束段序列图像中各帧图像标志点中心到中轴线距离的距离序列；根据两个距离数据序列分别计算预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中标志点中心到中轴线的最小距离及根据预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中标志点中心到[0010]可选地，所述从高速图像采集模块采集的运动序列图像中筛选起始段序列图像、XCP探头上的标志点随着XCP探头的自旋由背对高速图像采集模块逐步进入高速将K,帧图像之后的第一张图像作为中间段序列图像中的第一张图像，帧数记为为7用基于卡尔曼滤波的方式跟踪预测下一帧图像中XCP探头在图像坐标系中的位置，并设置对包含XCP探头的二值图像采用形态学滤波消除噪声并平滑各区域边缘，随后采遍历所有连通区域，基于连通区域的形态学特征识别XCP探头连通区域并提取中序列图像和预处理后的结束段序列图像中各帧图像标志点中心到中轴线距离的距离序列，采用公式计算每帧图像中标志点中心到中轴线距离；将针对kr帧图像计算的l采用公式E(h)=Lr-i计算距离序列的残差序列；逐一检查E(k)是否落在[-3o,7+3o]区间之内，若在则保留当前，并令8对距离数据序列及对应帧数进行二次多项式拟合，得到一元二次方程当ke(m,m+l…,")时，采用公式和分别计算预处理后的结束段序列图像中标志点中心到中轴线的最小距离La用高速图像采集模块采集具有轻质高亮标志点的XCP探头在试验水塔平台中的运动序列图9台1上不同高度处设有多个透明材质的观测窗口101和补光窗口102。所述高速图像采集模块2与所述数据处理模块3通信连接。所述高速图像采集模块2的帧率大于或等于1000f/s，可以是采用高亮反光漆喷涂设备在XCP探头501的头部中心位置喷涂的轻质高亮圆形反光但是建造时也需要根据实际在20m的试验水塔平台1上平均分布观测窗口101及补光窗口只需要在试验水塔平台1最底部的观测窗口101放置一个高速图像采集模块2，也可以每层[0031]数据处理模块3主要用于处理高速图像采集模块2所得到运动序列图像信息并计[0033]采用高亮反光漆喷涂设备可在XCP探头上喷涂轻质高亮圆形反光漆标志点，在几乎不改变XCP探头重量及重心分布的情况下为XCP探头添加[0036]在试验前，利用高亮反光漆喷涂设备在试验用XCP探头头部中心位置喷涂轻质高高速图像采集模块2竖直放置对准试验水塔平台1的观测窗口101并与数据处理模块3连接。[0037]然后从高速图像采集模块2采集的所有运动序列图像中筛选起始段序列图像、中[0041]将起始段序列图像和结束段序列图像中的每帧图像，记为kr帧图像，其中列图像。对kr帧图像采用空域中值滤波方法平滑图像，以减少相机抖动及高频噪声的影[0042]S3、针对预处理后的起始段序列图像和预处理后的结束段序列图像中的每帧图kr帧图像，采用基于卡尔曼滤波的方式跟踪预测下一帧图像中XCP探头在图像坐标和预处理后的结束段序列图像中各帧图像标志点中心到中轴线距离的距离序列，具体包采用公式计算每帧图像中标志点中心到中轴线距离，将针对kr帧图像计算的lS5.1、将各帧图像中标志点中心到中轴线距离的距离序列记为，其中ke(1,2,…i)或(m,m+1…,n)；针对距离序列，利用多项式拟合的方式确定其变化趋势;其中对于距离序列，的数学期望，标准差过奇异值检测及剔除后的距离数据序列可以认为只包含随机误差。次方程特性即可计算得到各帧图像中标志点中心到中轴线的最小距起始段序列图像中标志点中心到中轴线的最小距后的结束段序列图像中标志点中心到中轴线的最小距离及对应帧kaa。[