大視場(chǎng)內(nèi)多靶板位姿單目視覺(jué)跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的仿真研究.pdf

1、飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一,隨著數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用,數(shù)字化測(cè)量方法也開(kāi)始應(yīng)用到飛機(jī)的裝配檢測(cè)中來(lái)。本文以飛機(jī)機(jī)載設(shè)備安裝姿態(tài)單目視覺(jué)跟蹤檢測(cè)系統(tǒng)Archer-M的研發(fā)為背景,建立了一個(gè)多靶板位姿單目視覺(jué)測(cè)量仿真研究軟件平臺(tái)VSM。該仿真平臺(tái)作為Archer-M系統(tǒng)研發(fā)過(guò)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(diǎn)定位隨機(jī)誤差、測(cè)量場(chǎng)的布設(shè)等相關(guān)因素的影響提供幫助。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:

2、r>　　1、研究了大視場(chǎng)內(nèi)多靶板位姿單目視覺(jué)跟蹤測(cè)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(tái),從而提供了一種通過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)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(tái)可以方便地建立飛機(jī)機(jī)載設(shè)備安裝姿態(tài)單目視覺(jué)測(cè)量的虛擬測(cè)量環(huán)境、模擬空間靶點(diǎn)在圖像平面上的光斑分布和光斑質(zhì)心位置、靈活地設(shè)置圖像噪聲水平、根據(jù)需要改變模擬靶點(diǎn)光斑在圖像平面上的亞像素位置、通過(guò)參數(shù)輸入任意調(diào)節(jié)靶板的幾何結(jié)構(gòu)。在支持對(duì)這些相關(guān)影響因素進(jìn)

3、行靈活設(shè)置和改變的基礎(chǔ)上,VSM仿真平臺(tái)可以根據(jù)每次具體設(shè)置的參數(shù),得到多個(gè)靶板三維相對(duì)姿態(tài)的仿真測(cè)量結(jié)果,并對(duì)大量仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)果輸出。
　　2、通過(guò)改變模擬靶點(diǎn)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(shí)驗(yàn)揭示了實(shí)際光斑質(zhì)心位置偏離像素中心導(dǎo)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(jī)理,這一研究結(jié)果為靶點(diǎn)光斑中心定位算法的選擇和定位算法系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償提供了依據(jù)。

4、
　　3、在VSM平臺(tái)上對(duì)圖像噪聲引起的靶點(diǎn)光斑質(zhì)心定位精度進(jìn)行了仿真研究,進(jìn)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(jué)系統(tǒng)中Z軸方向(深度方向)測(cè)量誤差偏大這一仿真實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)在原因。
　　4、提出用圖像點(diǎn)靈敏度來(lái)表征靶點(diǎn)的分布形式、靶板相對(duì)于相機(jī)的姿態(tài)和距離等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,給出了靈敏度計(jì)算公式。在VSM仿真研究軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)了一系列仿真實(shí)驗(yàn),得到了上述各因素的靈敏度曲線,