几何成像法在船－桥撞击测试中的应用＊

王强锋，粱浩哲

（宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211）

引 言

随着船舶运输事业的不断发展，受船舶撞击引起的桥梁损伤事故日益增多。这类事件往往造成桥梁结构、安全及抗撞能力的损失，更严重的会造成桥毁人亡的后果，因此对桥碰撞的研究显得尤为重要。目前国内外理论研究、碰撞实例调查和模型实验的研究集中在船舶撞击桥梁的概率、撞击动能等方面［1－3］，随着计算机软硬件的发展，将视觉测量技术应用于船桥撞击实验，可以更加有效、直观地分析撞击过程。

视觉测量技术是计算机视觉领域中一种重要的测距方法，是以图像运算为基础，测量物体的位置、姿态及运动轨迹等。单目视觉测量是指仅利用一台视觉传感器采集图像，对物体的几何尺寸或者物体的在空间的位置、姿态等信息进行测量［4］，优点是结构简单、相机标定也简单，同时避免了视场小、匹配难的不足。单目视觉三维测量的常用方法有结构光法［5，6］、几何光学法［7］、激光辅助测距法、辅助测量棒法［8］、几何形状约束法［9］等。由于视觉传感器结构限制，上述方法在对远距离识别上有困难。文中改进几何光学法，在物体上标记明显的标靶，使系统识别更加准确、方便。

1 测量原理及系统结构

1.1 单目视觉测量标靶的几何成像原理

防撞装置的原理和防撞过程是：桥墩的防撞装置要柔软，当船撞上桥墩时，防撞装置稍微后退一点，同时给船头一个侧向力，拨开船头，使船的动能大部分保留在船上；……