一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法
【專利摘要】一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，具體包括以下步驟：1)在直升機(jī)每片旋翼槳葉兩側(cè)均勻粘貼標(biāo)記點(diǎn)；2)將四目攝像機(jī)兩兩配對(duì)，組成四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)，并對(duì)每套系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；3)使用全站儀獲得四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自的坐標(biāo)系與全站儀坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；4)計(jì)算四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)采集到的旋翼槳葉圖像對(duì)中標(biāo)記點(diǎn)的三維信息；5)將四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量所得的旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維信息統(tǒng)一到全站儀坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)基于四目立體視覺(jué)的旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠完成對(duì)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)軌跡的三維重建，具有視野范圍大、非接觸式、精度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及基于立體視覺(jué)的測(cè)量方法，尤其涉及一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī) 旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 旋翼是直升機(jī)的核心部件，旋翼槳葉高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生直升機(jī)飛行所需的升力和推 力。通過(guò)測(cè)量旋翼槳葉的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以為旋翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、槳轂上下限動(dòng)塊設(shè)計(jì)、槳葉載荷 設(shè)計(jì)、旋翼共錐度調(diào)整提供重要依據(jù)。旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量直接關(guān)系到直升機(jī)的安全性、 舒適性、可靠性和武器系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，是直升機(jī)研制、生產(chǎn)和使用維護(hù)中的重要檢查項(xiàng)目。
[0003] 旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量伴隨著直升機(jī)發(fā)展的整個(gè)過(guò)程，在直升機(jī)研制、生產(chǎn)和使 用維護(hù)中占有相當(dāng)重要的地位。精確、高效、自動(dòng)地測(cè)量旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡是直升機(jī)設(shè)計(jì)生 產(chǎn)單位一直努力研究的方向。國(guó)外對(duì)槳尖動(dòng)態(tài)軌跡的研究較多，但對(duì)整個(gè)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌 跡的研究較少。
[0004] 傳統(tǒng)的測(cè)量方法有：
[0005] 1)幾何測(cè)量法，該類方法通常采用位移傳感器和激光位移傳感器，將角度變化轉(zhuǎn) 化為位移變化進(jìn)行測(cè)量，但只能測(cè)量旋翼槳葉的揮舞角和擺振角，無(wú)法測(cè)量旋翼槳葉的動(dòng) 態(tài)軌跡；
[0006] 2)高速CCD成像法，該方法測(cè)量時(shí)要求CCD成像光軸與旋翼垂直，這在實(shí)際操作中 難以實(shí)現(xiàn)，且該方法要求已知CCD成像物距，而成像過(guò)程中物距通常是變化的，這可能導(dǎo)致 產(chǎn)生無(wú)法接受的試驗(yàn)誤差；
[0007] 3)立體視覺(jué)測(cè)量法，該方法通過(guò)雙目攝像頭同時(shí)采集旋翼槳葉圖像，并通過(guò)視差 法計(jì)算旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維信息;該方法測(cè)量精度較高，但測(cè)量的視野范圍較小，無(wú)法測(cè)量 旋翼槳葉在各個(gè)空間位置的動(dòng)態(tài)軌跡。
[0008] 綜上所述，傳統(tǒng)的旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量技術(shù)無(wú)法完整的測(cè)量旋翼槳葉在整個(gè)空 間位置的動(dòng)態(tài)軌跡。本發(fā)明使用四個(gè)攝像機(jī)組成四目立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，可以擴(kuò)大測(cè)量范 圍，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)旋翼槳葉在整個(gè)空間的動(dòng)態(tài)軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量 方法。首先，在每片旋翼槳葉特定位置粘貼已知大小、形狀和間距的標(biāo)記點(diǎn);然后，采用四目 攝像機(jī)、高速計(jì)算機(jī)、角度傳感器、照明設(shè)備構(gòu)建基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉圖像 獲取裝置，并將四目攝像機(jī)兩兩配對(duì)，組成四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng);使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板、全 站儀對(duì)四目立體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定;最后，利用已標(biāo)定的四目立體視覺(jué)系統(tǒng)采集運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下的旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)圖像，并計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)三維信息。
[0010] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè) 量方法，本發(fā)明具體包括以下步驟：
[0011] 1)在直升機(jī)每片旋翼槳葉兩側(cè)均勻粘貼已知大小、形狀和間距的標(biāo)記點(diǎn)；
[0012] 2)通過(guò)四目攝像機(jī)、高速計(jì)算機(jī)、角度傳感器、照明設(shè)備構(gòu)建基于四目立體視覺(jué)的 直升機(jī)旋翼槳葉圖像獲取裝置，并將四目攝像機(jī)兩兩配對(duì)，組成四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)；
[0013] 3)使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板對(duì)每套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；
[0014] 4)使用全站儀對(duì)四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行全局標(biāo)定，獲得四套雙目立體視覺(jué)系 統(tǒng)從各自的攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系，具體包括以下步驟：
[0015] (a)定義全站儀坐標(biāo)系；
[0016] (b)將標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板放置于雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)的視野下，并使用全站儀確定標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)定模板上特征點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0017] (c)使用雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板上特征點(diǎn)在其自身坐標(biāo)下的三維坐 標(biāo)；
[0018] (d)使用步驟(b)、步驟(c)得到的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板特征點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系下的三維坐 標(biāo)，計(jì)算雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系；
[0019] 5)使用步驟3)、步驟4)已標(biāo)定好的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)同時(shí)采集旋翼槳葉圖 像，并計(jì)算每套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)采集到的旋翼槳葉圖像對(duì)中標(biāo)記點(diǎn)三維信息，具體包括 以下步驟：
[0020] (a)采用基于Brown算法的矯正算法對(duì)旋翼槳葉圖像對(duì)進(jìn)行幾何矯正，以消除鏡頭 畸變；
[0021] (b)使用步驟3)獲得的行對(duì)準(zhǔn)校正旋轉(zhuǎn)矩陣R^Rr對(duì)旋翼槳葉圖像對(duì)進(jìn)行立體校 正，得到嚴(yán)格水平行對(duì)齊的旋翼槳葉圖像對(duì)；
[0022] (c)采用圖像分割和最大連通域方法去除雙目圖像中的背景干擾，并得到標(biāo)記點(diǎn) 的特征信息；
[0023] (d)根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)特征信息對(duì)雙目圖像中的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行立體匹配；
[0024] (e)利用步驟3)中的重投影矩陣Q，在立體匹配的基礎(chǔ)上計(jì)算出標(biāo)記點(diǎn)三維信息。 具體計(jì)算公式如下：
[0026]其中，（X/W，Y/W，Z/W)為標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)，（X，y)為標(biāo)記點(diǎn)在左攝像機(jī)圖像平面 的圖像坐標(biāo)，d為標(biāo)記點(diǎn)在左右攝像機(jī)關(guān)聯(lián)的視差；
[0027] 6)在使用步驟5)計(jì)算每一套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中旋翼槳葉圖像標(biāo)記點(diǎn)三維信息 的基礎(chǔ)上，結(jié)合步驟4)獲得的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自的攝像機(jī)坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系 的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系，將四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)下測(cè)量所得的旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維信息統(tǒng)一 到全站儀坐標(biāo)系下，具體包括以下步驟：
[0028] (a)計(jì)算一片旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)在四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0029] (b)使用步驟4)得到的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋 轉(zhuǎn)、平移關(guān)系將該片旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)變換至全站儀坐標(biāo)系；
[0030] (C)重復(fù)步驟(a)、（b)計(jì)算每片旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，完 成對(duì)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:使用四目攝像機(jī)構(gòu)建四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)，通過(guò)四套雙目立 體視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)在空間不同位置處的三維信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)軌跡 的動(dòng)態(tài)測(cè)量。本發(fā)明能夠測(cè)量旋翼槳葉在空間不同位置處的三維信息，完成對(duì)旋翼槳葉運(yùn) 動(dòng)軌跡的三維重建，具有視野范圍大、非接觸式、精度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明的工作流程圖。
[0033]圖2為旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)粘貼位置示意圖。
[0034] 圖3為四目立體視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定示意圖。
[0035] 圖4為直升機(jī)旋翼動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明采用如圖1所示的基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法 流程圖，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡的測(cè)量。具體包括以下實(shí)施步驟：
[0037] 1、旋翼槳葉粘貼標(biāo)記點(diǎn)
[0038]本發(fā)明標(biāo)記點(diǎn)粘貼位置如圖2所示:采用5*2雙排十標(biāo)記點(diǎn)分布。要求標(biāo)記點(diǎn)大小 相同，間距相同，并將標(biāo)記點(diǎn)分別布置在旋翼槳葉四分之一翼弦線和四分之三翼弦線上。在 旋翼槳葉根部粘貼反光片，用于角度信號(hào)的獲取。
[0039] 2、構(gòu)建四目立體視覺(jué)圖像采集系統(tǒng)
[0040]本發(fā)明使用四目攝像機(jī)、高速計(jì)算機(jī)、角度傳感器、照明設(shè)備構(gòu)建基于四目立體視 覺(jué)的直升機(jī)旋翼槳葉圖像獲取裝置，并將四目攝像機(jī)兩兩配對(duì)，組成四套雙目立體視覺(jué)系 統(tǒng)。
[0041 ] 3、雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定
[0042]本發(fā)明采用張正友提出的基于平面模板的標(biāo)定算法對(duì)四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中 攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并獲取兩臺(tái)攝像機(jī)之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。對(duì)一套雙目立 體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，具體包括以下步驟：
[0043] 1)采集10對(duì)以上不同方向的模板圖像，模板平面與攝像機(jī)圖像平面需要有一定夾 角，且不同方向的模板平面不能平行；
[0044] 2)采用張正友提出的平面標(biāo)定算法分別對(duì)雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中的攝像機(jī)進(jìn)行平 面標(biāo)定，獲取雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中兩臺(tái)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)及兩臺(tái)攝像機(jī)之間的旋轉(zhuǎn)、平移 關(guān)系；
[0045] 3)利用Bouguet立體校正算法，計(jì)算行對(duì)準(zhǔn)校正旋轉(zhuǎn)矩陣Ri、Rr和重投影矩陣Q，使 用行對(duì)準(zhǔn)校正旋轉(zhuǎn)矩陣Ri、Rr對(duì)雙目攝像機(jī)進(jìn)行立體校正，使一套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中的攝 像機(jī)處于嚴(yán)格水平行對(duì)齊的狀態(tài)。
[0046] 4、四目立體視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定
[0047]本發(fā)明在第3步的基礎(chǔ)上，使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板獲得四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)從各自 的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系。四目立體視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定示意圖如圖3所 示。求解四目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系，具體包括以下步 驟：
[0048] 1)定義全站儀坐標(biāo)系TCS，如圖3所示；
[0049] 2)設(shè)將標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板置于攝像機(jī)1、攝像機(jī)2組成的雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)視野范圍 內(nèi)，利用全站儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板上特征點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系TCS下的物理坐標(biāo)，設(shè)測(cè)量出的 物理坐標(biāo)為義,次]，其中i e [1，N]，N為模板上特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)；
[0050] 3)利用攝像機(jī)1、2組成的雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板在其坐標(biāo)系Cxoyl 下的三維坐標(biāo)，設(shè)為斤=[λ::,少％ z:]，其中i e [ 1，N]，N為模板上特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)；
[0051 ] 4)利用步驟2)與步驟3)得到的兩個(gè)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，計(jì)算坐標(biāo)系Cxoy 1到全 站儀坐標(biāo)系TCS下的旋轉(zhuǎn)矩陣RCTl、平移向量TCTl，具體計(jì)算過(guò)程如下：
[0052]任取TCS坐標(biāo)系下物理坐標(biāo)/V =[K,0,i e [ 1，N]中任意不共線三點(diǎn) 2.6與在Cxoyl坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的，有如下關(guān)系：
[0058]由式（1)中方程對(duì)應(yīng)的X分量，可以求解出R!，計(jì)算公式如下：
[0060] 同理，用y分量，可以求解出R2,而由于Rcwl是正交矩陣，因此RpRiXfe。
[0061 ] 在求出Rcwl的基礎(chǔ)上，可以求出平移向量Tcwl，計(jì)算過(guò)程如下：
[0063] 5、旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維信息測(cè)量
[0064]使用經(jīng)第3步、第4步標(biāo)定好的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)同時(shí)采集運(yùn)動(dòng)的旋翼槳葉圖 像，每隔一定角度(如15°角)采集一次旋翼槳葉圖像，每個(gè)角度重復(fù)采集50次，并計(jì)算每套 雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)采集到的旋翼槳葉圖像對(duì)中標(biāo)記點(diǎn)三維信息。對(duì)一套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng) 采集到的一對(duì)旋翼槳葉圖像對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行三維信息計(jì)算，具體包括以下步驟：
[0065] 1)采用基于Brown算法的矯正算法對(duì)旋翼槳葉圖像對(duì)進(jìn)行幾何矯正，以消除鏡頭 畸變；
[0066] 2)使用第3步獲得的行對(duì)準(zhǔn)校正旋轉(zhuǎn)矩陣Ri、Rr對(duì)旋翼槳葉圖像對(duì)進(jìn)行立體校正， 得到嚴(yán)格水平行對(duì)齊的旋翼槳葉圖像對(duì)；
[0067] 3)采用圖像分割和最大連通域方法去除雙目圖像中的背景干擾，并得到標(biāo)記點(diǎn)的 特征信息；
[0068] 4)根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)特征信息對(duì)雙目圖像中的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行立體匹配；
[0069] 5)使用第3步中的重投影矩陣Q，在立體匹配的基礎(chǔ)上計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)三維信息，具體 計(jì)算公式如下：
[0071 ]其中，（X/W，Y/W，Z/W)為標(biāo)記點(diǎn)的三維坐標(biāo)，（X，y)為標(biāo)記點(diǎn)在左攝像機(jī)圖像平面 的圖像坐標(biāo)，d為標(biāo)記點(diǎn)在左右攝像機(jī)關(guān)聯(lián)的視差。
[0072] 6、旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量
[0073]使用第4步獲得的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平 移關(guān)系與第5步中每一組雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系下的旋翼槳葉圖像標(biāo)記點(diǎn)三維信息，完 成對(duì)旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量。對(duì)一片旋翼槳葉進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量，具體包括以下步驟： [0074] 1)計(jì)算一片旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)在四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，設(shè) 旋翼槳葉旋轉(zhuǎn)一周，在角度傳感器的脈沖信號(hào)的觸發(fā)下分別計(jì)算旋翼槳葉在七、^、^、^四 個(gè)時(shí)刻分別位于立體視覺(jué)系統(tǒng)1、立體視覺(jué)系統(tǒng)2、立體視覺(jué)系統(tǒng)3、立體視覺(jué)系統(tǒng)4的視野 下，如圖4所示；
[0075] 2)使用第4步獲得的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自的坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋 轉(zhuǎn)、平移關(guān)系將該旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)變換到全站儀坐標(biāo)系。設(shè)時(shí)刻，旋翼槳葉標(biāo)記 點(diǎn)在立體視覺(jué)系統(tǒng)1所在的坐標(biāo)系Cxoyl下測(cè)量得到的三維坐標(biāo)為1 = [X;,><,岑],i e [1，10]，在全站儀坐標(biāo)系TCS下的三維坐標(biāo)為= [XU，Z0,i G [ 1，10]，坐標(biāo)系Cxoyl轉(zhuǎn) 換至全站儀坐標(biāo)系TCS的旋轉(zhuǎn)矩陣RCTl，平移向量TCTl，通過(guò)如下公式計(jì)算if 1至/^的轉(zhuǎn)換：
[0077] 3)重復(fù)步驟2)將t2、t3、t4時(shí)刻旋翼槳葉標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換至全站儀坐標(biāo)系 下，完成對(duì)一片旋翼槳葉旋轉(zhuǎn)一周的動(dòng)態(tài)軌跡監(jiān)測(cè)；
[0078] 4)重復(fù)步驟1)至步驟3)完成對(duì)所有旋翼槳葉動(dòng)態(tài)軌跡的監(jiān)測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于四目立體視覺(jué)的直升機(jī)旋翼獎(jiǎng)葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量方法，其特征在于具體包括 W下步驟： 1) 在直升機(jī)每片旋翼獎(jiǎng)葉兩側(cè)均勻粘貼已知大小、形狀和間距的標(biāo)記點(diǎn)； 2) 通過(guò)四目攝像機(jī)、高速計(jì)算機(jī)、角度傳感器、照明設(shè)備構(gòu)建基于四目立體視覺(jué)的直升 機(jī)旋翼獎(jiǎng)葉圖像獲取裝置，并將四目攝像機(jī)兩兩配對(duì)，組成四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)； 3) 使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板對(duì)每套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定； 4) 使用全站儀對(duì)四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行全局標(biāo)定，獲得四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)從 各自的攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系，具體包括W下步驟： (a) 定義全站儀坐標(biāo)系； (b) 將標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板放置于雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)的視野下，并使用全站儀確定標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定 模板上特征點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)； (C)使用雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板上特征點(diǎn)在其自身坐標(biāo)下的Ξ維坐標(biāo)； (d)使用步驟(b)、步驟(C)得到的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定模板特征點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)，計(jì) 算雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平移關(guān)系； 5) 使用步驟3)、步驟4)已標(biāo)定好的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)同時(shí)采集旋翼獎(jiǎng)葉圖像，并 計(jì)算每套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)采集到的旋翼獎(jiǎng)葉圖像對(duì)中標(biāo)記點(diǎn)Ξ維信息，具體包括W下步 驟： (a) 采用基于化own算法的矯正算法對(duì)旋翼獎(jiǎng)葉圖像對(duì)進(jìn)行幾何矯正，W消除鏡頭崎 變； (b) 使用步驟3)獲得的行對(duì)準(zhǔn)校正旋轉(zhuǎn)矩陣Rl、Rr對(duì)旋翼獎(jiǎng)葉圖像對(duì)進(jìn)行立體校正，得 到嚴(yán)格水平行對(duì)齊的旋翼獎(jiǎng)葉圖像對(duì). (C)采用圖像分割和最大連通域方法去除雙目圖像中的背景干擾，并得到標(biāo)記點(diǎn)的特 征信息； (d) 根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)特征信息對(duì)雙目圖像中的標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行立體匹配； (e) 利用步驟3)中的重投影矩陣Q，在立體匹配的基礎(chǔ)上計(jì)算出標(biāo)記點(diǎn)Ξ維信息。具體 計(jì)算公式如下：其中，（X/W，Y/W，Z/W)為標(biāo)記點(diǎn)的Ξ維坐標(biāo)，（x，y)為標(biāo)記點(diǎn)在左攝像機(jī)圖像平面的圖 像坐標(biāo)，d為標(biāo)記點(diǎn)在左右攝像機(jī)關(guān)聯(lián)的視差； 6) 在使用步驟5)計(jì)算每一套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)中旋翼獎(jiǎng)葉圖像標(biāo)記點(diǎn)Ξ維信息的基 礎(chǔ)上，結(jié)合步驟4)獲得的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自的攝像機(jī)坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋 轉(zhuǎn)、平移關(guān)系，將四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)下測(cè)量所得的旋翼獎(jiǎng)葉標(biāo)記點(diǎn)Ξ維信息統(tǒng)一到全 站儀坐標(biāo)系下，具體包括W下步驟： (a) 計(jì)算一片旋翼獎(jiǎng)葉標(biāo)記點(diǎn)在四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)； (b) 使用步驟4)得到的四套雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)各自坐標(biāo)系到全站儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)、平 移關(guān)系將該片旋翼獎(jiǎng)葉標(biāo)記點(diǎn)Ξ維坐標(biāo)變換至全站儀坐標(biāo)系； (C)重復(fù)步驟(a)、（b)計(jì)算每片旋翼獎(jiǎng)葉標(biāo)記點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的Ξ維坐標(biāo)，完成對(duì) 旋翼獎(jiǎng)葉動(dòng)態(tài)軌跡測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK106092057SQ201610602202
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日 公開(kāi)號(hào)201610602202.2, CN 106092057 A, CN 106092057A, CN 201610602202, CN-A-106092057, CN106092057 A, CN106092057A, CN201610602202, CN201610602202.2
【發(fā)明人】余磊, 熊邦書(shū), 涂曉衍, 韓楊楊, 莫燕
【申請(qǐng)人】南昌航空大學(xué)