漁業(yè)活動(dòng)歷史悠久，漁網(wǎng)是獲取漁獲物最直接的工具之一。漁網(wǎng)在作業(yè)過程中，受到水動(dòng)力的作用，產(chǎn)生變形和水動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)。

漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)主體網(wǎng)線和網(wǎng)衣都具有柔韌性，既有在外負(fù)荷作用下的形狀易變性，也有柔性材料特有的張力變化，測(cè)量難點(diǎn)在于漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)在外負(fù)荷下大變形大位移而產(chǎn)生的幾何非線性。

漁網(wǎng)在水下拖曳過程中，受力及形狀的改變與漁網(wǎng)本身的設(shè)計(jì)、作業(yè)方式以及在水中所要承受來自水流所產(chǎn)生的水動(dòng)力都有著密切的關(guān)聯(lián)。

事實(shí)表明，漁網(wǎng)等捕撈和養(yǎng)殖設(shè)施與其它海洋結(jié)構(gòu)物一樣，在拖曳作業(yè)過程中同樣受到水流、波浪等環(huán)境要素的作用。如果漁網(wǎng)在設(shè)計(jì)過程中未能分析驗(yàn)證波流對(duì)設(shè)施的影響，則容易造成巨大的生產(chǎn)損失。

通常情況下，過去采用的漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，采用激光雷達(dá)對(duì)漁網(wǎng)體積進(jìn)行測(cè)量，然而這類設(shè)備較昂貴，實(shí)際對(duì)漁網(wǎng)運(yùn)動(dòng)非線性特征測(cè)量，可行性非常低，難以獲取準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果。

三維動(dòng)態(tài)位移測(cè)量方案

隨著人工智能與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，根據(jù)水下、水下雙目視覺系統(tǒng)，雙目立體視覺測(cè)量判斷漁網(wǎng)的三維坐標(biāo)信息，從而判斷漁網(wǎng)體積變化、運(yùn)動(dòng)軌跡測(cè)量是一種非常可靠且可行的方法。

采用新拓三維XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行水下漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)生成、識(shí)別追蹤和三維軌跡重構(gòu)，漁網(wǎng)運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)解算，實(shí)現(xiàn)水下漁網(wǎng)拖曳水動(dòng)力學(xué)特性研究，對(duì)于優(yōu)化漁具設(shè)計(jì)，增強(qiáng)漁具的漁獲效率，提升漁具安全性能具有重要價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)水下運(yùn)動(dòng)軌跡測(cè)量，新拓三維特研發(fā)定制了一套水下三維動(dòng)態(tài)變形測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）及雙目立體視覺技術(shù)，通過追蹤物體表面散斑點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變形過程中物體表面關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)、位移的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

測(cè)量過程中，XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)兩個(gè)工業(yè)CCD相機(jī)同步捕捉漁網(wǎng)的變形圖像，通過立體匹配、三維重建，獲取漁網(wǎng)表面關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)、位移等數(shù)據(jù)。

特設(shè)計(jì)防水裝置，用于XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的防水，保證測(cè)量頭防水，保證校正模型的可靠性。工業(yè)CCD相機(jī)的固定通過相機(jī)外殼，采用高強(qiáng)度合金加工而成，通過多個(gè)內(nèi)六角螺釘緊固，確保測(cè)量頭的防水。

三維動(dòng)態(tài)變形測(cè)量系統(tǒng)防水裝置

水下三維動(dòng)態(tài)變形測(cè)量系統(tǒng)架設(shè)采集

漁網(wǎng)水下軌跡動(dòng)態(tài)測(cè)量

測(cè)量過程中，新拓三維水下XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)兩個(gè)工業(yè)CCD相機(jī)同步捕捉漁網(wǎng)的變形圖像，通過立體匹配、三維重建，獲取漁網(wǎng)表面關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)、位移等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集及計(jì)算

開啟動(dòng)水槽對(duì)漁網(wǎng)進(jìn)行拖曳，采用XTDIC-STROBE三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)獲取漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)，在漁網(wǎng)拖曳過程中，測(cè)量拖網(wǎng)過程漁網(wǎng)水下三維動(dòng)態(tài)變化。

通過XTDIC-STROBE分析軟件，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別獲取漁網(wǎng)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位XYZ位移。根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，分析其X位移、Y位移、Z位移、E位移的變化。

1）漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)X方向位移計(jì)算

2）漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)Y方向位移

3）漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)Z方向位移

4、漁網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)E（綜合）方向位移

基于三維數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）技術(shù)的漁網(wǎng)水下3D變形測(cè)量方法，可以直觀地看到漁網(wǎng)在相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)不同位置的位移變化，通過關(guān)鍵點(diǎn)三維位移數(shù)據(jù)分析，可以清晰地觀測(cè)漁網(wǎng)形狀動(dòng)態(tài)變化過程。

通過本次漁網(wǎng)水下動(dòng)態(tài)位移測(cè)量，驗(yàn)證了新拓三維DIC水下動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的可行性，測(cè)量數(shù)據(jù)及精度方面均達(dá)到了用戶技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，獲得客戶的認(rèn)可，為精準(zhǔn)測(cè)定網(wǎng)口水平、垂直擴(kuò)張、網(wǎng)口及網(wǎng)身動(dòng)態(tài)變化測(cè)量提供數(shù)據(jù)支撐，為設(shè)計(jì)和改進(jìn)漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)和材料性能提供重要參考。