基于單目視覺的高速目標柔性化位姿測量技術.pdf

1、隨著航天航空技術的迅速發(fā)展，現(xiàn)代航空飛行器對其作戰(zhàn)性能和續(xù)航能力提出了更高的要求，飛行器外掛物構件的攜帶能力與分離性能是其戰(zhàn)斗性能的重要保障。飛行器飛行過程中外掛物與載機的不當分離會直接影響飛機作戰(zhàn)性能甚至威脅載機的安全。風洞模擬分離實驗是在飛行器設計中期獲取相應數(shù)據(jù)的一種重要手段，在風洞中模擬飛行器外掛物實際投放過程并采用非接觸設備測量獲得投放模型分離后的位姿參數(shù)，從而為飛行器設計提供重要的理論數(shù)據(jù)。隨著投放模型種類的增多，風洞實驗任

2、務的加重，現(xiàn)有的位姿測量手段難以滿足大范圍、高效率的風洞測量要求。因此，對風洞柔性位姿測量方法進行研究，對擴大風洞位姿測量的范圍、提高測量系統(tǒng)的柔性和風洞試驗效率具有重要的意義。本文在現(xiàn)有的單目視覺測量理論基礎上，開展風洞柔性單目位姿測量系統(tǒng)的研究和開發(fā)，具體內容包括:
　　(1)研究基于單目視覺測量原理的多維運動目標六維全參數(shù)位姿測量方法，針對目標滾轉運動過程中標記點消隱的問題，提出了一種基于方向約束的模型表面標記特征識別方法，

3、并且針對大視場內微小圖像特征噪聲干擾大、提取速度慢的問題，提出一種基于時空差疊法的圖像預處理方法。結果表明:提出的單目位姿測量方法能夠完成復雜運動目標的六維全參數(shù)位姿測量;
　　(2)針對現(xiàn)有視覺測量方法在風洞試驗中測量過程繁瑣、儀器柔性化差的問題，研究風洞模型柔性化位姿測量方法，提出了基于投影矩陣參數(shù)化的單目視覺可變焦位姿測量方法和基于相機運動標定的攝像機運動基準轉換方法。結果表明:所提出的位姿測量方法可實現(xiàn)測量系統(tǒng)無校準、免標

4、定情況下的模型位姿準確、快速測量，提高了位姿測量系統(tǒng)的柔性;
　　(3)為實現(xiàn)測量系統(tǒng)在測量過程中測量角度、測量范圍等參數(shù)可調，搭建柔性化單目位姿測量系統(tǒng)，根據(jù)具體參數(shù)要求合理選擇硬件，并設計控制系統(tǒng)完成硬件系統(tǒng)測量角度、測量范圍的遠程控制。結果表明:所搭建的位姿測量系統(tǒng)滿足風洞模型柔性化測量的要求;
　　(4)在實驗室環(huán)境中對運動模型進行位姿測量，并且搭建精度驗證實驗平臺對系統(tǒng)的測量精度進行驗證。結果表明:副油箱模型在X和