Определение положения маятника с помощью видеокамеры
From www.mosalov.com
Contents |
Введение
Для определения положения в пространстве какой-либо механической системы можно применять сложные датчики, а можно использовать видеокамеру. Стандартная видеокамера в совокупности с недорогой платой видеозахвата позволяет получить видеофрагмент с разрешением от 320 на 200 точек до 720 на 480 и более. Такие пареметры перекрывают по возможностям систему на основе 8-разрядного АЦП, различающую всего 256 позиций (и то, если удастся задействовать для измерений весь диапазон напряжений).
Основной проблемой является определение координат объекта на изображении.
Эксперимент
В качестве эксперимента найдем положение физического маятника при затухающих колебаниях. На рисунке представлен кадр из видеофрагмента в разрешении 320 на 200 точек. Перекрестье показывает положение маятника, определенное программой.
 Схема эксперимента |
 Кадр из видеофрагмента |
"Распознавание" положение маятника
Посмотрим на график, на котором изображены компоненты цветов (красный, синий, зеленый) вдоль горизонтальной линии, проходящей через оранжевый шарик — наш физический маятник. На графике видно, что положение маятника соответствует минимуму красной компоненты.
Результаты
Отслеживая положение маятника по минимуму красного цвета на каждом кадре получим график затухающих колебаний маятника. Для сравнения приведен график логарифмически затухающей гармонической функции.
Выводы
Успеху эксперимента способстовал тот факт, что изображение маятника находилось на белом фоне. В реальных условиях это может быть не так. Тогда следует обратиться к механизму зрения, например, лягушки — дифференциальному зрению. Лягушка замечает только движущиеся элементы картинки.
Ссылки
Для работы с видеофайлом в формате avi использовалась библиотека AVIFile, доступная под операционной системой Linux.
