基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量系统研究

发布时间：2017-11-07 05:06

  本文关键词：基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量系统研究

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【摘要】：火箭喷管运动参数的测量对火箭发动机推力矢量的研究具有重要意义,通常采用的接触式测量方法测量火箭喷管运动参数难以满足精度要求,而视觉测量技术具有非接触、测量精度高等优点获得了广泛应用。因此,本文对火箭喷管运动姿态视觉测量方法进行了研究,设计了一套基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量系统。本文的主要研究工作如下:首先,对基于双目视觉的火箭喷管运动姿态测量方案进行了研究,基于相机径向畸变模型推导了像点坐标畸变矫正算法,给出了基于OpenCV的双目相机标定方案,对三角测量法进行改进,完成空间点的三维重建。提出了基于双截面的喷管摆心测量方案和基于投影的喷管摆角测量方案。然后,在测量系统标定及坐标转换方法部分设计了带编码标志点的十字标靶,提高了左右相机图像上目标点的匹配速度和精度。提出多约束条件的改进椭圆拟合法,实现对编码点的精确提取与定位。由于图像噪声影响编码带解码结果的准确性,同时采用二进制序列作为编码点的编号比较复杂且循环截断不唯一,因此设计了基于中值滤波的十进制解码方案,能得到在一定的投影角度范围内以任何角度放置的十字标靶编码标志点的唯一身份信息。考虑相机之间外参保持不变这一约束条件,设计一个全局代价优化函数来得到左右相机之间的内、外参数,实现测量系统高精度标定。确定各设备坐标系间的坐标转换方法,将特征点坐标统一化,以便于进行运动参数解算,并且基于火箭喷管半实物模型给出了火箭喷管运动姿态视觉测量方法。本文最后完成了在VS2010开发平台下的测量软件设计,搭建了基于MFC框架的软件界面。实验表明:该系统能够自动提取编码点,完成解码过程,得到编码点的身份信息和中心坐标。双目视觉系统的标定精度用标准杆的绝对测量误差表示,在测量距离约为3600mm,图像大小为1680?1710像素,两相机基线距约为640mm时,平均误差值为0.16mm。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V43;TP391.41
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本文编号：1150951