基于互联网的摄像测量系统（D 题）-- 2021 年全国大学生电子设计竞赛

一任务

设计并制作一个基于互联网的摄像测量系统。系统构成如图 1 所示。图中边长为 1 米的正方形区域三个顶点分别为 A、B 和 O。系统有两个独立的摄像节点，分别放置在 A 和 B。两个摄像节点拍摄尽量沿 AO、BO 方向正交，并通过一个百兆/千兆以太网交换机与连接在该交换机的一个终端节点实现网络互联。交换机必须为互联网通用交换机，使用的网口可以任意指定。在 O 点上方悬挂一个用柔性透明细线吊起的激光笔，透明细线长度为 l。激光笔常亮向下指示，静止下垂时的指示光点与 O 点重合。拉动激光笔偏离静止点的距离小于 10cm，松开后时激光笔自由摆动，应保证激光笔指示光点的轨迹经 O 点往复直线运动，轨迹与 OA 边的夹角为 θ。利用该系统实现对长度 l 和角度 θ 的测量。
在这里插入图片描述

二要求

1. 基本要求

（1）设计并制作两个独立的摄像节点，每个节点由一个摄像头和相应的电路组成。两个摄像节点均可以拍摄到激光笔的运动视频并显示。
（2）设计并制作终端节点。在终端显示器上可以分别和同时显示两个摄像节点拍摄的实时视频。在视频中可以识别出激光笔，并在视频中用红色方框实时框住激光笔轮廓。
（3）测量系统在终端节点设置一键启动。从激光笔摆动开始计时，测量系统通过对激光笔周期摆动视频信号的处理，自动测量长度 l，50cm≤ l ≤150cm，θ角度自定。测量完成时，终端声光提示并显示长度 l。要求测量误差绝对值小于2cm，测量时间小于 30 秒。

2. 发挥部分

（1）一键启动后，测量系统通过两个独立摄像节点的网络协同工作，当 θ=0°和 θ=90°时，能自动测量长度 l，50cm≤ l ≤150cm。要求测量误差绝对值小于 2cm，测量时间小于 30 秒。
（2）一键启动后，可以测量 θ，0°≤ θ ≤90°。要求测量误差绝对值小于 5°。测量时间小于 30 秒。
（3）其他。

三说明

（1）摆的柔性透明细线建议采用单股透明的钓鱼线，直径小于 0.2mm。不要采用一般捻和的缝纫线，防止激光笔吊起后自转。考虑实际摆与理想摆的差异以及各地重力加速度会有差异，系统应具有校准处理的功能。
（2）系统获取摆的信息必须来自摄像节点拍摄的视频信息，不得在摆及其附近安装其他传感器和附加装置。θ角度的标定可利用量角器测量激光指示光点轨迹与 OA 边的夹角实现。
（3）两个摄像节点拍摄的取景范围仅限激光笔摆动区间的内容，不能包含全部柔性细线的内容和地面激光光点轨迹的内容。在测量 l 和 θ 的过程中，如果视频包含上述内容，需用纸片遮挡这部分内容。否则不进行测试。
（4）拍摄背景为一般实验室场景，背景物体静止即可，不得要求额外处理。
（5）三个节点不得采用台式计算机和笔记本电脑。