基于三維視覺的風洞模型位姿參數(shù)測量技術(shù)研究.pdf

1、在任何風洞試驗中，精確測量出模型在加載后的實際攻角是提高風洞試驗數(shù)據(jù)準確度的一個重要途徑。此外，精確測量出風洞模型的其他運動參數(shù)也很重要，比如對于磁懸掛系統(tǒng)來說，需要將懸浮模型的位置和姿態(tài)信息作為反饋信號，控制模型穩(wěn)定懸浮于風洞試驗段中。目前，國內(nèi)的風洞試驗多數(shù)還在使用加速度攻角傳感器和干涉式激光測角儀測量模型攻角，而國外已經(jīng)將三維視覺測量技術(shù)應(yīng)用于風洞試驗中。與傳統(tǒng)的測量方法相比，基于三維視覺的風洞模型位姿參數(shù)測量方法能夠同時測量出模

2、型的位置和姿態(tài)。本文試圖探索基于三維視覺的風洞模型位姿參數(shù)測量方法，并就其中所涉及的幾個關(guān)鍵問題進行深入的研究。
　　給出了兩種基于三維視覺的風洞模型位姿參數(shù)測量方法：基于主動視覺的模型位姿參數(shù)測量方法和基于被動視覺的模型位姿參數(shù)測量方法，第一種方法可用于測量大型風洞模型的位姿參數(shù)，而第二種方法則適合用于測量小型和微型風洞模型的位姿參數(shù)。由于這兩種方法都以向量的坐標變換為基礎(chǔ)，因此首先從歐拉角的定義和坐標變換原理出發(fā)，不但給出了模

3、型位姿參數(shù)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還給出了確定風洞模型位置和姿態(tài)的解析表達式。對這兩種方法分別作了仿真分析，分析結(jié)果為測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)，此外也通過實驗對這兩種方法進行了驗證。
　　對空間點目標的三維重構(gòu)方法作了較深入的研究，其間提出了一種大視場條件下的攝像機精確標定方法，此外對圖像視覺特征提取、立體匹配和三維重構(gòu)算法也進行了較深入的研究。相比較而言，傳統(tǒng)攝像機標定方法可以獲得較高的精度，但如何精確測量控制點的3D坐標是應(yīng)用

4、傳統(tǒng)攝像機標定方法的關(guān)鍵，文中給出了一種大視場條件下生成控制點并精確測量其3D坐標的方法。
　　通過評定圖像視覺特征檢測和空間點目標三維重構(gòu)的不確定度，可為三維視覺測量系統(tǒng)的優(yōu)化提供依據(jù)。首先提出了一種估計圖像視覺特征檢測不確定度的新方法，建立了一個像素強度不確定度數(shù)學模型，一旦由統(tǒng)計實驗確定了該數(shù)學模型的未知參數(shù)和圖像內(nèi)不同像素之間的強度相關(guān)系數(shù)，由像素強度不確定度的估計值、不同像素之間的強度相關(guān)系數(shù)和圖像視覺特征提取算子的表達