基于單目視覺的高速目標(biāo)柔性化位姿測(cè)量技術(shù).pdf

1、隨著航天航空技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代航空飛行器對(duì)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(gòu)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(jī)的不當(dāng)分離會(huì)直接影響飛機(jī)作戰(zhàn)性能甚至威脅載機(jī)的安全。風(fēng)洞模擬分離實(shí)驗(yàn)是在飛行器設(shè)計(jì)中期獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)的一種重要手段，在風(fēng)洞中模擬飛行器外掛物實(shí)際投放過程并采用非接觸設(shè)備測(cè)量獲得投放模型分離后的位姿參數(shù)，從而為飛行器設(shè)計(jì)提供重要的理論數(shù)據(jù)。隨著投放模型種類的增多，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)任

2、務(wù)的加重，現(xiàn)有的位姿測(cè)量手段難以滿足大范圍、高效率的風(fēng)洞測(cè)量要求。因此，對(duì)風(fēng)洞柔性位姿測(cè)量方法進(jìn)行研究，對(duì)擴(kuò)大風(fēng)洞位姿測(cè)量的范圍、提高測(cè)量系統(tǒng)的柔性和風(fēng)洞試驗(yàn)效率具有重要的意義。本文在現(xiàn)有的單目視覺測(cè)量理論基礎(chǔ)上，開展風(fēng)洞柔性單目位姿測(cè)量系統(tǒng)的研究和開發(fā)，具體內(nèi)容包括:
　　(1)研究基于單目視覺測(cè)量原理的多維運(yùn)動(dòng)目標(biāo)六維全參數(shù)位姿測(cè)量方法，針對(duì)目標(biāo)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中標(biāo)記點(diǎn)消隱的問題，提出了一種基于方向約束的模型表面標(biāo)記特征識(shí)別方法，

3、并且針對(duì)大視場內(nèi)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(shí)空差疊法的圖像預(yù)處理方法。結(jié)果表明:提出的單目位姿測(cè)量方法能夠完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的六維全參數(shù)位姿測(cè)量;
　　(2)針對(duì)現(xiàn)有視覺測(cè)量方法在風(fēng)洞試驗(yàn)中測(cè)量過程繁瑣、儀器柔性化差的問題，研究風(fēng)洞模型柔性化位姿測(cè)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(cè)量方法和基于相機(jī)運(yùn)動(dòng)標(biāo)定的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法。結(jié)果表明:所提出的位姿測(cè)量方法可實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)無校準(zhǔn)、免標(biāo)

4、定情況下的模型位姿準(zhǔn)確、快速測(cè)量，提高了位姿測(cè)量系統(tǒng)的柔性;
　　(3)為實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量過程中測(cè)量角度、測(cè)量范圍等參數(shù)可調(diào)，搭建柔性化單目位姿測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)具體參數(shù)要求合理選擇硬件，并設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)完成硬件系統(tǒng)測(cè)量角度、測(cè)量范圍的遠(yuǎn)程控制。結(jié)果表明:所搭建的位姿測(cè)量系統(tǒng)滿足風(fēng)洞模型柔性化測(cè)量的要求;
　　(4)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行位姿測(cè)量，并且搭建精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量精度進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:副油箱模型在X和