大視場內(nèi)多靶板位姿單目視覺跟蹤測量系統(tǒng)的仿真研究.pdf

1、飛機裝配是飛機制造過程的重要環(huán)節(jié)之一,隨著數(shù)字化技術(shù)在飛機制造中的應用,數(shù)字化測量方法也開始應用到飛機的裝配檢測中來。本文以飛機機載設備安裝姿態(tài)單目視覺跟蹤檢測系統(tǒng)Archer-M的研發(fā)為背景,建立了一個多靶板位姿單目視覺測量仿真研究軟件平臺VSM。該仿真平臺作為Archer-M系統(tǒng)研發(fā)過程中的一種重要手段,為研究靶板結(jié)構(gòu)參數(shù)、關(guān)鍵算法的系統(tǒng)誤差、靶點定位隨機誤差、測量場的布設等相關(guān)因素的影響提供幫助。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:

2、r>　　1、研究了大視場內(nèi)多靶板位姿單目視覺跟蹤測量系統(tǒng)模型和關(guān)鍵算法,構(gòu)建了VSM仿真研究軟件平臺,從而提供了一種通過大量仿真實驗揭示系統(tǒng)相關(guān)因素與系統(tǒng)性能之間內(nèi)在聯(lián)系的有效手段。利用該平臺可以方便地建立飛機機載設備安裝姿態(tài)單目視覺測量的虛擬測量環(huán)境、模擬空間靶點在圖像平面上的光斑分布和光斑質(zhì)心位置、靈活地設置圖像噪聲水平、根據(jù)需要改變模擬靶點光斑在圖像平面上的亞像素位置、通過參數(shù)輸入任意調(diào)節(jié)靶板的幾何結(jié)構(gòu)。在支持對這些相關(guān)影響因素進

3、行靈活設置和改變的基礎上,VSM仿真平臺可以根據(jù)每次具體設置的參數(shù),得到多個靶板三維相對姿態(tài)的仿真測量結(jié)果,并對大量仿真實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析和結(jié)果輸出。
　　2、通過改變模擬靶點光斑質(zhì)心在圖像平面上的亞像素位置,研究了三種典型的光斑質(zhì)心定位算法的定位誤差,仿真實驗揭示了實際光斑質(zhì)心位置偏離像素中心導致質(zhì)心法、加權(quán)質(zhì)心法等光斑定位算法產(chǎn)生系統(tǒng)定位誤差的機理,這一研究結(jié)果為靶點光斑中心定位算法的選擇和定位算法系統(tǒng)誤差的補償提供了依據(jù)。

4、
　　3、在VSM平臺上對圖像噪聲引起的靶點光斑質(zhì)心定位精度進行了仿真研究,進而得出了各種噪聲水平下,三維重建結(jié)果在X、Y、Z軸方向的不同誤差水平,分析了單目視覺系統(tǒng)中Z軸方向(深度方向)測量誤差偏大這一仿真實驗現(xiàn)象的內(nèi)在原因。
　　4、提出用圖像點靈敏度來表征靶點的分布形式、靶板相對于相機的姿態(tài)和距離等因素對測量結(jié)果的影響,給出了靈敏度計算公式。在VSM仿真研究軟件平臺上設計了一系列仿真實驗,得到了上述各因素的靈敏度曲線,