CN107576279A - 一种确定运动中鱼体中线方程的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定运动中鱼体中线方程的装置及方法，它包括底座，所述底座上固定安装有底部支撑套管，所述底部支撑套管内部通过第一螺栓安装有竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆上垂直焊接有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆内部通过第二螺栓套装有水平伸缩杆，在水平伸缩杆的末端固定有支撑板，所述支撑板的顶部固定安装有摄像机固定夹，在第二横杆的末端固定安装有摄像机光源，所述摄像机固定夹上可拆卸的安装有摄像机。可以通过中线坐标以及中线方程探索某种鱼的鱼体轮廓处纵横向速度、压力、形成的涡量等与鱼体摆动角度、幅度的关系，为水生物研究者尤其是鱼类研究者提供一种新的思路和方法。
Description
技术领域
本发明涉及技术测量领域，特别涉及一种确定运动中鱼体中线方程的装置。
背景技术
现有的确定运动中鱼体轮廓线的方法如膨胀腐蚀算法是利用鱼体颜色与旁边水体颜色的色差通过软件生成轮廓，但因水体环境等外界条件导致色差不明显，捕捉到的鱼体轮廓往往偏离真实情况，这也是其目前的弊端。总之，现有的确定运动中鱼体中线方程的方法未发现比较有效的方法。
因此，需要设计一种确定运动中鱼体中线坐标及其方程的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种确定运动中鱼体中线方程的装置及方法，通过摄像机拍摄以及几种软件之间的相互耦合可以准确直观地得到中线以及中线坐标，进而可以通过中线坐标以及中线方程探索某种鱼的鱼体轮廓处纵横向速度、压力、形成的涡量等与鱼体摆动角度、幅度的关系，为水生物研究者尤其是鱼类研究者提供一种新的思路和方法，也为其他需要确定不规则运动体中线坐标及其方程的领域提供了借鉴。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种确定运动中鱼体中线方程的装置，它包括底座，所述底座上固定安装有底部支撑套管，所述底部支撑套管内部通过第一螺栓安装有竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆上垂直焊接有第一横杆和第二横杆，所述第一横杆内部通过第二螺栓套装有水平伸缩杆，在水平伸缩杆的末端固定有支撑板，所述支撑板的顶部固定安装有摄像机固定夹，在第二横杆的末端固定安装有摄像机光源，所述摄像机固定夹上可拆卸的安装有摄像机。
所述摄像机采用高清摄像机，所述底座固定安装在鱼池侧面。
采用任意一项装置确定运动中鱼体中线方程的方法，它包括以下步骤：
步骤一，将摄像机安装在支撑板上的摄像机固定夹上，再将整个装置放置于鱼池的侧边，启动摄像机并拍摄鱼的运动视频；
步骤二，在鱼的运动视频中任选一张清晰的运动中的鱼体图片；
步骤三，通过DigitizeXY3.3找第二步中鱼体图片轮廓坐标；
步骤四，将步骤三中获取的坐标点复制到excel里，并使用坐标命令（a1&”，”&b1）生成坐标（x，y），并生成拟合曲线与原始数据对比曲线图；
步骤五，打开CAD，导入步骤四中的（x，y）鱼体轮廓线，绘制样条曲线；
步骤六，将步骤五中绘制的dwg格式的鱼体轮廓样条曲线导入到NX10.0中， 并通过NX10.0中的功能生成中面；
步骤七，将步骤六中所生成中面的中线图导出到CAD中，使用“list”命令导出中线坐标；
步骤八，将步骤七中导出的中线坐标，在excel里生成拟合曲线与原始数据对比曲线图。
确定运动中鱼体中线方程的方法，所述步骤六中的具体操作方法为，应用NX10.0中“有界平面”功能使轮廓线生成平面，应用“拉伸”功能拉伸轮廓线，应用“偏置曲面”功能偏置轮廓面，应用“缝合”功能将所有面缝合为一个多面体，应用“中面-面对”功能生成中面。
本发明有如下有益效果：
1、通过采用上述的装置可以调节摄像机的伸缩杆长度以适应不同体长的鱼，避免了因水体环境等外界条件导致的鱼体颜色与水体颜色色差不明显进而导致软件自动生成轮廓线不准确的问题，可以准确地绘制运动中鱼体轮廓线，进而绘制出中线并生成中线坐标及方程。
2、通过所述竖直伸缩杆能够调节摄像机的高度，进而保证能够拍摄到完整的鱼体视频和图片。
3、通过所述水平伸缩杆能够调节摄像机的外伸距离，进而保证能够拍摄到完整的鱼体视频和图片。
4、通过所述摄像机光源能够保证拍摄的清晰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本方法流程图。
图2为拍摄装置示意图。
图3为通过DigitizeXY找鱼体轮廓坐标示意图。
图4为拟合曲线与原始数据对比曲线图及左轮廓线方程示意图。
图5为通过轮廓点坐标绘制CAD图形示意图。
图6为通过NX绘制鱼体中线结果示意图。
图7为CAD图形导出中线坐标示意图。
图8为拟合曲线与原始数据对比曲线图及中线方程示意图。
图中：底座1、底部支撑套管2、第一螺栓3、竖直伸缩杆4、第二螺栓5、第一横杆6、水平伸缩杆7、支撑板8、摄像机固定夹9、摄像机光源10、第二横杆11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1，一种确定运动中鱼体中线方程的装置，它包括底座1，所述底座1上固定安装有底部支撑套管2，所述底部支撑套管2内部通过第一螺栓3安装有竖直伸缩杆4，所述竖直伸缩杆4上垂直焊接有第一横杆6和第二横杆11，所述第一横杆6内部通过第二螺栓5套装有水平伸缩杆7，在水平伸缩杆7的末端固定有支撑板8，所述支撑板8的顶部固定安装有摄像机固定夹9，在第二横杆11的末端固定安装有摄像机光源10，所述摄像机固定夹9上可拆卸的安装有摄像机。
进一步的，所述摄像机采用高清摄像机，所述底座1固定安装在鱼池侧面。
实施例2：
采用任意一项装置确定运动中鱼体中线方程的方法，它包括以下步骤：
步骤一，将摄像机安装在支撑板8上的摄像机固定夹9上，再将整个装置放置于鱼池的侧边，启动摄像机并拍摄鱼的运动视频；
步骤二，在鱼的运动视频中任选一张清晰的运动中的鱼体图片；
步骤三，通过DigitizeXY3.3找第二步中鱼体图片轮廓坐标；
步骤四，将步骤三中获取的坐标点复制到excel里，并使用坐标命令（a1&”，”&b1）生成坐标（x，y），并生成拟合曲线与原始数据对比曲线图；
步骤五，打开CAD，导入步骤四中的（x，y）鱼体轮廓线，绘制样条曲线；
步骤六，将步骤五中绘制的dwg格式的鱼体轮廓样条曲线导入到NX10.0中， 并通过NX10.0中的功能生成中面；
步骤七，将步骤六中所生成中面的中线图导出到CAD中，使用“list”命令导出中线坐标；
步骤八，将步骤七中导出的中线坐标，在excel里生成拟合曲线与原始数据对比曲线图。
确定运动中鱼体中线方程的方法，所述步骤六中的具体操作方法为，应用NX10.0中“有界平面”功能使轮廓线生成平面，应用“拉伸”功能拉伸轮廓线，应用“偏置曲面”功能偏置轮廓面，应用“缝合”功能将所有面缝合为一个多面体，应用“中面-面对”功能生成中面。
实施例3：
以其中一个鱼体为例，并结合附图1-8加以说明。
1.使用图2装置拍下鱼的运动视频，任选一张清晰的、鱼体被拍摄到较多部分的运动中鱼体图片；
2.通过DigitizeXY3.3找鱼体轮廓坐标，选取点不能过于稀疏，如图3；
3.将步骤2中获取的点的坐标复制到excel里，并使用坐标命令（a1&","&b1）生成坐标（x，y），并生成拟合曲线与原始数据对比曲线图，如图4仅展示了鱼体左轮廓线对比曲线图；
4.由于NX10.0不能直接导入点坐标生成多段线，故使用CAD绘制以后导入到NX中。打开CAD，绘制样条曲线，导入步骤2中的坐标（x，y）得鱼体轮廓线，如图5；
5.打开NX10.0，导入步骤3绘制的dwg文件，应用“有界平面”功能（也可用其他功能生成平面）使轮廓线生成平面，应用“拉伸”功能拉伸轮廓线，应用“偏置曲面”功能偏置轮廓面，应用“缝合”功能将所有面缝合为一个多面体，应用“中面-面对”功能生成中面，最后调整视图为俯视图，最终鱼体中线结果示意图如图6；
6.由于NX10.0不能将样条曲线坐标导出到excel，故将步骤4得到的中线图导出到CAD中，使用“list”命令导出中线坐标，如图7，然后在excel里生成拟合曲线与原始数据对比曲线图（鱼体中线）如图8。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (4)
1.一种确定运动中鱼体中线方程的装置，其特征在于：它包括底座（1），所述底座（1）上固定安装有底部支撑套管（2），所述底部支撑套管（2）内部通过第一螺栓（3）安装有竖直伸缩杆（4），所述竖直伸缩杆（4）上垂直焊接有第一横杆（6）和第二横杆（11），所述第一横杆（6）内部通过第二螺栓（5）套装有水平伸缩杆（7），在水平伸缩杆（7）的末端固定有支撑板（8），所述支撑板（8）的顶部固定安装有摄像机固定夹（9），在第二横杆（11）的末端固定安装有摄像机光源（10），所述摄像机固定夹（9）上可拆卸的安装有摄像机。
2.根据权利要求1所述的一种确定运动中鱼体中线方程的装置，其特征在于：所述摄像机采用高清摄像机，所述底座（1）固定安装在鱼池侧面。
3.采用权利要求1-2任意一项装置确定运动中鱼体中线方程的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一，将摄像机安装在支撑板（8）上的摄像机固定夹（9）上，再将整个装置放置于鱼池的侧边，启动摄像机并拍摄鱼的运动视频；
步骤二，在鱼的运动视频中任选一张清晰的运动中的鱼体图片；
步骤三，通过DigitizeXY3.3找第二步中鱼体图片轮廓坐标；
步骤四，将步骤三中获取的坐标点复制到excel里，并使用坐标命令（a1&”，”&b1）生成坐标（x，y），并生成拟合曲线与原始数据对比曲线图；
步骤五，打开CAD，导入步骤四中的（x，y）鱼体轮廓线，绘制样条曲线；
步骤六，将步骤五中绘制的dwg格式的鱼体轮廓样条曲线导入到NX10.0中， 并通过NX10.0中的功能生成中面；
步骤七，将步骤六中所生成中面的中线图导出到CAD中，使用“list”命令导出中线坐标；
步骤八，将步骤七中导出的中线坐标，在excel里生成拟合曲线与原始数据对比曲线图。
4.根据权利要求3所述的确定运动中鱼体中线方程的方法，其特征在于：所述步骤六中的具体操作方法为，应用NX10.0中“有界平面”功能使轮廓线生成平面，应用“拉伸”功能拉伸轮廓线，应用“偏置曲面”功能偏置轮廓面，应用“缝合”功能将所有面缝合为一个多面体，应用“中面-面对”功能生成中面。
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