CN211066629U - 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 - Google Patents
基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211066629U CN211066629U CN201921334994.5U CN201921334994U CN211066629U CN 211066629 U CN211066629 U CN 211066629U CN 201921334994 U CN201921334994 U CN 201921334994U CN 211066629 U CN211066629 U CN 211066629U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connecting rod
- speed camera
- clamping
- crayfish
- angular velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，系统包括：补光灯，用于补充光源，以使高速相机视野明亮；枪虾夹持装置，用于夹持固定待测枪虾，使待测枪虾固定在高速相机的视野范围内；信号发生器，用于触发高速相机工作；高速相机，用于采集待测枪虾夹螯闭合过程；计算机，用于设定高速相机的参数，存储高速相机采集的待测枪虾夹螯闭合过程，计算枪虾夹螯运动角速度并存储。本实用新型通过高速摄影及图像处理实现对枪虾夹螯闭合过程角速度的非接触式测量，克服了目前接触式测量对夹螯快速闭合的影响，测量精度较高。
Description
技术领域
本实用新型属于数字图像处理及速度测量领域，特别是一种基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统。
背景技术
迄今为止，自然界中生物具有的功能比任何人工制造的机械要优越的多，如枪虾快速闭合夹螯捕食的过程。研究生物体结构和功能的工作原理，并根据这些工作原理制造出有利于人类生产、学习和生活的工具对人类的发展具有重要意义。
枪虾，又称鼓虾，是一种热带海洋生物。枪虾身长约5cm，拥有一对大小不等的夹螯，其大螯长度约为身长的一半。当受到外接刺激时，枪虾通过快速闭合夹螯，闭合速度约3500rad/s，凝聚出一道速度高达32m/s的高速射流，并产生空化气泡。当气泡破裂时，产生的压力脉冲可以达到90psi，足以击昏或杀死猎物。
目前，国内外学者对枪虾这种攻击现象进行了研究，发现了枪虾攻击过程中的空化射流气泡现象。研究发现空化射流的产生是由于枪虾夹螯的快速闭合，动螯上的柱塞挤压定螯上的囊腔中的液体，凝聚出一道高速射流，高速射流进而产生空化气泡。相关学者对枪虾夹螯快速闭合的角速度进行了研究，目前采用激光耦合的纤维黏附在虾夹螯上，通过记录输出信号的压力变化得到枪虾夹螯闭合的角速度，但是这种激光耦合光纤与夹螯不易固定，且对枪虾夹螯的闭合过程有有影响，进而导致测量结果不准确。因此，寻找一种新的方法测量枪虾夹螯闭合角速度十分重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种枪虾夹螯角速度测试系统，以解决当前枪虾夹螯闭合角速度不易测量且测量不准确的难题。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，包括补光灯、枪虾夹持装置、信号发生器、高速相机和计算机；
所述补光灯，用于补充光源，以使高速相机视野明亮；
所述枪虾夹持装置，用于夹持固定待测枪虾，使待测枪虾固定在高速相机的视野范围内；
所述信号发生器，用于触发高速相机工作；
所述高速相机，用于采集待测枪虾夹螯闭合过程；
所述计算机，用于设定高速相机的参数，存储高速相机采集的待测枪虾夹螯闭合过程，计算枪虾夹螯运动角速度并存储。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：1)利用高速相机记录枪虾夹螯的闭合过程，首次结合图像处理获取枪虾夹螯的闭合角速度，非接触式测量，对夹螯闭合过程没有影响，测量精度比较高；2)枪虾夹持装置自身的结构可以自由调节，能够适应不同的测试环境，适用范围比较广。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1为本实用新型基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统的结构图。
图2为本实用新型基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统中枪虾夹持装置的结构图。
图3为本实用新型实施例中基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统的测试效果图，图(a)为角点检测图，图(b)为生成的角速度曲线图。
具体实施方式
结合图1，本实用新型基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，包括补光灯1、枪虾夹持装置3、信号发生器5、高速相机6和计算机7；
补光灯1，用于补充光源，以使高速相机6视野明亮；
枪虾夹持装置3，用于夹持固定待测枪虾4，使待测枪虾4固定在高速相机6的视野范围内；
信号发生器5，用于触发高速相机6工作；
高速相机6，用于采集待测枪虾4夹螯闭合过程；
计算机7，用于设定高速相机6的参数，存储高速相机6采集的待测枪虾4夹螯闭合过程，计算枪虾夹螯运动角速度并存储。
进一步优选地，补光灯1置于待测枪虾4的正上方和正前方。
进一步地，结合图2，枪虾夹持装置3包括第一连杆3-1、第二连杆3-2以及尼龙环3-3；所述第一连杆3-1的长度大于放置待测枪虾4的透明水箱2的长度，第一连杆3-1放置于透明水箱2上；所述第一连杆3-1与第二连杆3-2的一端活动连接形成T型结构，作为竖杆的第二连杆3-2可沿第一连杆3-1的轴向移动以使待测枪虾4适应高速相机6的视场范围，同时第二连杆3-2可沿垂直于第一连杆3-1轴向的方向移动以使待测枪虾4适应透明水箱2中不同的水深和高速相机6的视场范围；第二连杆3-2的另一端固连用于固定待测枪虾4的尼龙环3-3。
进一步示例性地，第一连杆3-1上开有条形通孔，第二连杆3-2贯穿所述条形通孔，且第二连杆3-2上有螺纹，第二连杆3-2上位于第一连杆3-1的两侧处分别通过第一螺母3-5和第二螺母3-6固定，以将第一连杆3-1、第二连杆3-2锁紧。
进一步示例性地，尼龙环3-3径向设有螺纹通孔，一侧用于连接第二连杆3-2且通过第三螺母3-7锁紧，另一侧用于连接螺栓3-4，以固定锁紧待测枪虾4。
进一步示例性地，尼龙环3-3内侧包覆一层海绵。
进一步示例性地，尼龙环3-3采用软塑料。
进一步示例性地，第一连杆3-1、第二连杆3-2采用铝合金材料。
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例
本实施例对本实用新型基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统进行测试，包括以下内容：
1、搭建枪虾夹螯角速度测试系统：
(1)将透明水箱放置在水平台上，装配枪虾夹持装置3。使用第一螺母3-5和第二螺母3-6连接固定第一连杆3-1和第二连杆3-2，使用第三螺母3-7连接第二连杆3-2和尼龙环3-3，连接螺栓3-4和尼龙环3-3，用于固定枪虾，将待测枪虾4放置在尼龙环3-3内，转动螺栓3-4轻轻固定枪虾，将装配好的枪虾夹持装置3放置在透明水箱2上方，向透明水箱2内注入海水水族箱内的海水，没过尼龙环3-3约10cm；
(2)利用三脚架将补光灯1设置在枪虾正前方和正上方，利用三脚架将高速相机6设置在待测枪虾4的侧方，通过网络电缆连接高速相机6和计算机7，通过双BNC线连接信号发生器5输出通道和高速相机6的Trigger通道。
2、设置高速相机、信号发生器的参数：
(1)设置信号发生器5输出信号正弦信号，且幅值为5V，频率为4KHz；
(2)设置高速相机6FPS为99000、Exposure time为9μs、Resolution为512×384，设置高速相机6前触发模式，记录触发时刻前3s时间图像，保证高速相机能完整记录待测枪虾4夹螯闭合过程。
调节高速相机6的镜头焦距及光圈，使高速相机6视野清晰。
3、利用软毛笔刺激待测枪虾4，使待测枪虾4夹螯竖起之后快速合拢，听到噼啪声时，控制信号发生器触发高速相机拍摄记录枪虾夹螯闭合过程，并保存图像视频。
4、计算待测枪虾夹螯的开合角度：
(1)针对图像视频中的每一帧图像，进行灰度化处理，消除图像色调和饱和度信息同时保留亮度信息时将RGB图像转化为灰度图像；
(2)利用Harris角点检测法检测待测枪虾夹螯的特征角点，某一帧图像对应的角点检测结果如图3(a)所示，并获取每一个特征角点的坐标；
(3)利用最小二乘法对夹螯轮廓角点坐标进行拟合获得待测枪虾夹螯轮廓曲线，求解枪虾夹螯轮廓曲线斜率，根据斜率公式求解夹螯闭合过程的不同时刻的开合角度。
5、针对连续的每两帧图像，根据两帧图像待测枪虾夹螯的开合角度差和该两帧图像的时间差求取该两帧图像对应的枪虾夹螯角速度，由此获得待测枪虾夹螯角速度曲线如图3(b)所示。
本实用新型通过高速摄影及图像处理实现对枪虾夹螯闭合过程角速度的非接触式测量，克服了目前接触式测量对夹螯快速闭合的影响，测量精度较高。
Claims (8)
1.一种基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，包括补光灯(1)、枪虾夹持装置(3)、信号发生器(5)、高速相机(6)和计算机(7)；
所述补光灯(1)，用于补充光源，以使高速相机(6)视野明亮；
所述枪虾夹持装置(3)，用于夹持固定待测枪虾(4)，使待测枪虾(4)固定在高速相机(6)的视野范围内；
所述信号发生器(5)，用于触发高速相机(6)工作；
所述高速相机(6)，用于采集待测枪虾(4)夹螯闭合过程；
所述计算机(7)，用于设定高速相机(6)的参数，存储高速相机(6)采集的待测枪虾(4)夹螯闭合过程，计算枪虾夹螯运动角速度并存储。
2.根据权利要求1所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述补光灯(1)置于待测枪虾(4)的正上方和正前方。
3.根据权利要求1所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述枪虾夹持装置(3)包括第一连杆(3-1)、第二连杆(3-2)以及尼龙环(3-3)；所述第一连杆(3-1)的长度大于放置待测枪虾(4)的透明水箱(2)的长度，第一连杆(3-1)放置于透明水箱(2)上；所述第一连杆(3-1)与第二连杆(3-2)的一端活动连接形成T型结构，作为竖杆的第二连杆(3-2)可沿第一连杆(3-1)的轴向移动以使待测枪虾(4)适应高速相机(6)的视场范围，同时第二连杆(3-2)可沿垂直于第一连杆(3-1)轴向的方向移动以使待测枪虾(4)适应透明水箱(2)中不同的水深和高速相机(6)的视场范围；第二连杆(3-2)的另一端固连用于固定待测枪虾(4)的尼龙环(3-3)。
4.根据权利要求3所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述第一连杆(3-1)上开有条形通孔，第二连杆(3-2)贯穿所述条形通孔，且第二连杆(3-2)上有螺纹，第二连杆(3-2)上位于第一连杆(3-1)的两侧处分别通过第一螺母(3-5)和第二螺母(3-6)固定，以将第一连杆(3-1)、第二连杆(3-2)锁紧。
5.根据权利要求3所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述尼龙环(3-3)径向设有螺纹通孔，一侧用于连接第二连杆(3-2)且通过第三螺母(3-7)锁紧，另一侧用于连接螺栓(3-4)，以固定锁紧待测枪虾(4)。
6.根据权利要求3所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述尼龙环(3-3)内侧包覆一层海绵。
7.根据权利要求3所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述尼龙环(3-3)采用软塑料。
8.根据权利要求3所述的基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统，其特征在于，所述第一连杆(3-1)、第二连杆(3-2)采用铝合金材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921334994.5U CN211066629U (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921334994.5U CN211066629U (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211066629U true CN211066629U (zh) | 2020-07-24 |
Family
ID=71642706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921334994.5U Active CN211066629U (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211066629U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110495891A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 南京理工大学 | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统及方法 |
-
2019
- 2019-08-16 CN CN201921334994.5U patent/CN211066629U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110495891A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 南京理工大学 | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100342207C (zh) | 一种微小构件通孔内表面三维形貌检测装置及其标定和使用方法 | |
| CN104482860B (zh) | 鱼类形态参数自动测量装置和方法 | |
| CN106404623B (zh) | 悬浮泥沙浓度监测系统及监测方法 | |
| CN105787997B (zh) | 水下高精度三维重建装置及方法 | |
| CN211066629U (zh) | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统 | |
| CN104635278B (zh) | 非均匀大光场目标图像探测装置及方法 | |
| CN107271371A (zh) | 一种浮游生物偏振成像仪 | |
| CN204493989U (zh) | 一种管道水下机器人检测装置 | |
| CN203881301U (zh) | 混凝土裂缝现场检测与成像装置 | |
| CN105954292B (zh) | 基于复眼仿生视觉的水下构筑物表面裂缝检测装置及方法 | |
| CN116778310A (zh) | 一种水产养殖的声光图像融合监控方法及系统 | |
| CN108050948A (zh) | 一种小口径火炮膛线测量仪及测量方法 | |
| CN204202563U (zh) | 鱼类形态参数自动测量装置 | |
| CN209358686U (zh) | 一种摄像头的测试光源设备 | |
| CN209961692U (zh) | 一种正交异性钢箱梁焊缝表观图像采集装置 | |
| CN110441328A (zh) | 一种缆绳视觉检测模组 | |
| KR20150000054A (ko) | 어류 양식 관리용 무인 잠수정 | |
| CN106767722B (zh) | 一种基于双摄像头的水下湍流强度探测装置 | |
| CN112435286A (zh) | 一种基于光学图像的测量鱼的尺度的方法 | |
| CN110495891A (zh) | 基于图像处理的枪虾夹螯角速度测试系统及方法 | |
| CN115560736B (zh) | 一种海洋工程测绘用的水下测绘装置及方法 | |
| CN208419971U (zh) | 一种浅海生物资源监测装置 | |
| CN109358335A (zh) | 一种结合固态面阵激光雷达与双ccd相机的测距装置 | |
| CN115753612A (zh) | 一种智能岩芯盒、岩芯图像采集系统及岩芯智能编录方法 | |
| TW201422147A (zh) | 水生物檢測裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |