(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210658880.6 (22)申请日 2022.06.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114757993 A (43)申请公布日 2022.07.15 (73)专利权人 中国科学院力学研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路15 号 (72)发明人 汪运鹏　王粤　姜宗林　 (74)专利代理 机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11390 专利代理师 胡剑辉 (51)Int.Cl. G06T 7/70(2017.01) G06T 7/66(2017.01)G06T 7/20(2017.01) G06F 30/20(2020.01) G01M 9/06(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 US 2003030820 A1,20 03.02.13 审查员 高民芳 (54)发明名称 一种纹影图像的运动、 参数识别方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种纹影图像的运动、 参数识 别方法及系统， 在运动模型的壁面固定设有多个 标记光源， 每个标记光源的灯 心安装方向与纹影 光源的光路平行， 且面向纹影相机用于标记运动 模型的运动轨迹； 风洞试验后， 获得包含有运动 模型和标记 光源的原始纹影图像， 基于标记光源 在运动模型上相对于运动模型的空间位置坐标 及运动模型的质心坐标分析原始纹影图像， 获得 风洞实验中运动模型的分离运动轨迹以及动力 学参数。 本发明在运动模型上安装标记光源， 通 过简单的坐标对应关系以及几何关系处理获得 试验中运动模型的位移、 俯仰角变化， 解决了现 有技术中测量难度大、 多相机位受场地限制、 标 定复杂的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114757993 B 2022.09.09 CN 114757993 B 1.一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 包括如下 方法步骤： 步骤1、 在运动模型的壁面固定设有多个标记光源， 每个所述标记光源的灯心安装方向 与纹影光源的光路平行， 且面向纹影相机用于标记运动模型的运动轨 迹； 步骤2、 风洞试验后， 获得包含有运动模型和标记光源的原始纹影 图像， 识别所述原始 纹影图像中的标记光源的位置像素点， 获得每张所述原始纹影图像中每个所述标记光源的 像素坐标； 步骤3、 利用步骤2处理后的纹影图像中某一时刻 、 上一时刻 的每个所述标记光源 的所述像素坐标和运动模型的质心 坐标计算运动模型的俯仰角姿态变化， 获得某一时刻相 对于所述原 始纹影图像的起始时刻的运动模型的姿态角的变化 量； 步骤4、 以步骤2处理后的纹影图片中的某一固定点作为原点， 建立参考坐标系， 将每个 所述标记光源的所述像素坐标转化为物理空间坐标变化， 结合步骤3的结果， 获得风洞实验 中运动模型的分离运动轨 迹以及动力学参数。 2.根据权利要求1所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 步骤1中， 每个所述标记光源的中轴线与所述纹影光源的光路平行实现每个所述标记 光源的灯心 安装方向与纹影光源的光路平行， 且每个所述标记光源背向纹影光源安装在所 述运动模型的壁 面上用于标记运动模型的运动轨 迹以及姿态。 3.根据权利要求1所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 步骤2中所述获得每张纹影图像中每 个标记光源的像素坐标的具体内容 为： 获得包含有运动模型和标记光源的原始 纹影图像， 对所有所述原始 纹影图像进行批量 灰度处理得到灰度图片， 以判定出标记光源的位置像素点与背景像素点； 继续将所述灰度 图片转化为黑白二值图片， 以得到每个标记光源的灯心的像素点坐标； 获得每张纹影图片 中每个标记光源的像素坐标。 4.根据权利要求1所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 步骤4中所述参考坐标系中， 以风洞试验中试验气流的来流方向建立参考坐标系的横 轴， 垂直来流方向向上为参考坐标系的纵轴， 得到每个所述标记光源在所述运动模型 的运 动过程中在所述 参考坐标系中的坐标和所述 运动模型的质心在参 考坐标系中的坐标。 5.根据权利要求 4所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 在所述参考坐标系中， 结合所述运动模型在某一时刻 相对于上一时刻的 的位移， 得到所述 运动模型的运动速度、 加速度、 受力和俯仰力矩。 6.根据权利要求1所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 步骤4中的所述动力学参数的精度随着标记光源的数量增多 而增高。 7.根据权利要求1所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法， 其特 征在于， 步骤1中， 所述标记光源的数量大于等于 3个。 8.一种基于权利要求1 ‑7任一项所述的一种纹影图像的运动、 参数识别方法的系统， 其 特征在于， 包括： 用于风洞试验的运动模型、 纹影光源和纹影相机， 在运动模型的壁面上固 定设有3个或以上光线方向背对纹影光源且面向纹影相 机镜头的标记光源， 每个所述标记 光源的中轴线与纹影光源的光路平行用于标记运动模型的运动轨迹， 在运动模型的空腔内 部固定有连接标记光源的供电 电路；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114757993 B 2风洞试验后， 获得包含有运动模型和标记光源的原始纹影图像， 基于标记光源在运动 模型上相对于运动模型的空间位置坐标及运动模型的质心坐标分析 所述原始纹影图像。 9.根据权利要求8所述的系统， 其特征在于， 每个所述标记光源固定在运动模型壁面的 一个贯穿孔内。 10.根据权利要求8 ‑9任一项所述的系统， 其特征在于， 所述标记光源是LED灯、 小电珠 或小灯泡中的一种。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114757993 B 3