基于三維視覺的風(fēng)洞模型位姿參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、在任何風(fēng)洞試驗(yàn)中，精確測(cè)量出模型在加載后的實(shí)際攻角是提高風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的一個(gè)重要途徑。此外，精確測(cè)量出風(fēng)洞模型的其他運(yùn)動(dòng)參數(shù)也很重要，比如對(duì)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(hào)，控制模型穩(wěn)定懸浮于風(fēng)洞試驗(yàn)段中。目前，國(guó)內(nèi)的風(fēng)洞試驗(yàn)多數(shù)還在使用加速度攻角傳感器和干涉式激光測(cè)角儀測(cè)量模型攻角，而國(guó)外已經(jīng)將三維視覺測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)洞試驗(yàn)中。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，基于三維視覺的風(fēng)洞模型位姿參數(shù)測(cè)量方法能夠同時(shí)測(cè)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(fēng)洞模型位姿參數(shù)測(cè)量方法，并就其中所涉及的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行深入的研究。
　　給出了兩種基于三維視覺的風(fēng)洞模型位姿參數(shù)測(cè)量方法：基于主動(dòng)視覺的模型位姿參數(shù)測(cè)量方法和基于被動(dòng)視覺的模型位姿參數(shù)測(cè)量方法，第一種方法可用于測(cè)量大型風(fēng)洞模型的位姿參數(shù)，而第二種方法則適合用于測(cè)量小型和微型風(fēng)洞模型的位姿參數(shù)。由于這兩種方法都以向量的坐標(biāo)變換為基礎(chǔ)，因此首先從歐拉角的定義和坐標(biāo)變換原理出發(fā)，不但給出了模

3、型位姿參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還給出了確定風(fēng)洞模型位置和姿態(tài)的解析表達(dá)式。對(duì)這兩種方法分別作了仿真分析，分析結(jié)果為測(cè)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(shí)驗(yàn)對(duì)這兩種方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　對(duì)空間點(diǎn)目標(biāo)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(chǎng)條件下的攝像機(jī)精確標(biāo)定方法，此外對(duì)圖像視覺特征提取、立體匹配和三維重構(gòu)算法也進(jìn)行了較深入的研究。相比較而言，傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定方法可以獲得較高的精度，但如何精確測(cè)量控制點(diǎn)的3D坐標(biāo)是應(yīng)用

4、傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定方法的關(guān)鍵，文中給出了一種大視場(chǎng)條件下生成控制點(diǎn)并精確測(cè)量其3D坐標(biāo)的方法。
　　通過評(píng)定圖像視覺特征檢測(cè)和空間點(diǎn)目標(biāo)三維重構(gòu)的不確定度，可為三維視覺測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)化提供依據(jù)。首先提出了一種估計(jì)圖像視覺特征檢測(cè)不確定度的新方法，建立了一個(gè)像素強(qiáng)度不確定度數(shù)學(xué)模型，一旦由統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定了該數(shù)學(xué)模型的未知參數(shù)和圖像內(nèi)不同像素之間的強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)，由像素強(qiáng)度不確定度的估計(jì)值、不同像素之間的強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)和圖像視覺特征提取算子的表達(dá)