(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210767792.X (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 南京工业大 学 地址 211816 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 石宇辉　胡方强　 (74)专利代理 机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 1 1614 专利代理师 高爽 (51)Int.Cl. G01V 7/12(2006.01) G01V 7/02(2006.01) G09B 23/08(2006.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/25(2022.01)G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于UDP协议实时传输视频的重力加速 度测量方法 (57)摘要 本发明提供一种基于UDP协议实时传输视频 的重力加速度测量方法， 该方法通过布置摆球和 摄像节点A、 B， 采集摆球的运动视频； 摄像节点A、 B分别提取图像帧数据进行处理， 获取各帧图像 中摆球的空间位置数据并计算对应节点所获取 的重力加速度发送至终端节点， 终端节点解析数 据采用均值滤波算法对两个节点获取到的重力 加速度进行处理， 获得实际重力加速度。 本发明 通过两处数据采集， 分别进行图像处理和运算获 得各节点的重力加速度， 再进行拟合， 有效提高 了单摆重力加速度测量的准确性。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115236761 A 2022.10.25 CN 115236761 A 1.一种基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在于， 该方法包括以 下步骤： S1、 布置摆球和摄像节点A、 B， 所述摄像节点A、 B对称分布在摆球的两侧， 用于采集摆球 的运动视频； S2、 摄像节点A、 B分别提取运动视频中的图像帧数据进行处理， 获取各帧图像中摆球的 空间位置数据cx、 cy； 在采样周期内分别计算对应节点处的摆动周期T； S3、 摄像节点A、 B分别采用下述公式计算对应节点所获取的重力加速度g： 其中： l为单摆的摆线长度， T为对应节点所测单摆的摆动周期； S4、 摄像节点A、 B分别通过千兆以太网交换机连接终端节点， 通过UDP协议进行数据传 输， 发送图像数据帧和 测量数据帧； 所述的测量数据包括重力加速度g与空间位置数据； S5、 终端节点 解析数据帧， 分别提取对应 摄像节点所获得的图像数据和 测量数据； S6、 采用均值滤波算法对两个节点获取到的重力加速度gA、 gB进行处理， 获得实际重力 加速度G； 式中： glocal为当地重力加速度的估计值， T0为能够接受的最大误差 。 2.根据权利要求1所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于， 所述的摆球静止位置作为O点， 摄像节点A、 B对称分布在摆球的两侧且沿AO、 BO方向正 交， 所述摄 像节点A、 B采集摆球的运动视频并通过本地 监视器进行实时显示。 3.根据权利要求1所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于， S2中图像帧数据处 理具体包括： S21、 对摄 像节点所采集到的各帧图像FrameA与FrameB进行感兴趣区域ROI的选择； S22、 采用下述公式对提取感兴趣区域后的图像转换至 HSV色彩空间： V＝max(R,G,B)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115236761 A 2计算结果中当出现H <0的情况时， 采用下述公式进一 步处理： S23、 对转换后的HSV图像进行OTSU二 值化滤波处 理： S24、 采用光栅扫描法对二值化处理后的HSV图像进行轮廓扫描， 采用最大轮廓面积算 法提取摆球初步轮廓； S25、 获取前述摆球初步轮廓的坐标、 长和宽， 通过外接矩形框标记出摆球轮廓； 针对前 述摆球轮廓提取摆球的位置坐标(x， y， w， h)及摆球中心坐标(cx， cy)， 所述的摆球中心坐标 (cx， cy)即为摄 像节点获取的各帧图像中摆球的空间位置数据。 S26、 摄像节点在整个采集周期内持续记录摆球运动视频中各帧图像获取的摆球中心 坐标(cx， c y)， 采用绝对中位值偏 差法MAD对采样周期内摆球中心横坐标cx进行滤波即离群 值处理； 式中： i表示采样周期内获取的图像帧编号； cxi表示编号为i的图像帧中摆球中心的横 坐标； cxmedian为采样周期内所有摆球中心横 坐标的中位值， MAD为|cxi‑cxmedian|绝对偏差的 中位值； n为滤波系数； S27、 采用快速傅里叶变换算法FFT对滤波后的摆球中心横坐标数据进行处理， 得到对 应的频域值， 将其中幅值最大的点所对应的频率作为单摆的摆动频率f， 计算对应的摆动周 期T＝1/f。 4.根据权利要求3所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于S21中， ROI区域 为摆球的摆动区域在图像中所占的大小。 5.根据权利要求3所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于S25中， 摆球中心坐标采用下述公式获取： 6.根据权利要求1所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于S4中， 摄像节点A、 B使用OpenCV编码函数将图像数据编码为JPEG格式， 使其成为数据流 img_data， 对应的图像数据帧格式为： [帧头， img_data]； 所述的测量数据帧格式为： [帧头， cx_data， cy_data， 重力加速度]。 7.根据权利要求6所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在 于S5中， 终端节点使用OpenCV解码函数i mdecode(buf,flags)对接收到的数据包进行解析， 并对帧头进行判断以确定其 为图像数据还是 所测量数据， 并进行 数据还原。 8.根据权利要求1所述的基于UDP协议实时传输视频的重力加速度测量方法， 其特征在权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115236761 A 3