Opencv优化的高中物理平抛运动教学仪器改进

本文主要探讨了基于OpenCV的平抛运动教学仪器改进设计，作者李梦真和陈小安来自重庆大学机械传动国家重点实验室，他们针对高中物理课程中常见的平抛运动实验进行了深入研究。现有的教学仪器在实际教学过程中存在一些不足，例如在不同光照条件下的适应性问题和数据获取的精确性。 OpenCV视觉库被用于提升仪器性能，它是一个开源的计算机视觉库，提供了丰富的图像处理和计算机视觉功能。通过与Matlab相机标定工具相结合，作者对单目摄像头进行了标定和校正，旨在提高图像采集的准确性和稳定性，减少因镜头畸变等问题导致的教学误差。 针对光照污染问题，设计了一种预处理程序，通过该程序可以增强仪器在各种光照条件下的表现，确保实验结果不受光线干扰。这在实际课堂环境中具有重要意义，因为光线变化是无法完全控制的环境因素。 利用OpenCV的强大图像处理能力，实时获取运动小球的位置信息，并能够解析出平抛运动的相关参数，如初速度、抛射角等，生成清晰易懂的图表，使学生们能直观地理解平抛运动的规律，包括平抛运动与匀速直线运动、自由落体运动之间的合成与分解原理。 改进后的平抛运动演示仪J2154操作简便，能够更好地辅助教师进行教学，使得物理实验过程更加生动、精确。本文的研究不仅提升了教学设备的实用性，也为其他教育领域中基于视觉技术的教学仪器设计提供了新的思路。 这篇首发论文通过对现有教学仪器的优化和OpenCV技术的应用，为提高高中物理平抛运动教学的效果和效率提供了创新的解决方案。这对于提升学生对物理学概念的理解和实验技能的培养具有积极的意义。