面向双观测站定位系统的CCD标定技术

标定是立体视觉测量应用中的关键环节,采用有效的标定方法将获得更加精确的立体视觉测量结果。以双观测站定位系统为研究对象,结合摄像机针孔成像原理,在Zhang平面模板标定基础上进一步改进,实现了单摄像机、双目CCD以及双观测站系统之间的标定。详细阐述了系统坐标转换原理、分布式的参数优化方法以及标定实现过程。试验表明,该标定过程能够精确、有效地获得摄像机参数以及观测站位置关系,为进一步精确定位解算提供了有效的数据支持。     

基于结构光的柱体工件直径测量

为实现柱状工件直径的实时快速非接触测量,利用结构光原理,对柱体直径的视觉测量方法进行了研究.详细介绍了结构光法测直径的原理和步骤,以及激光平面的标定和坐标变换求解空间二次曲线方程及特征参数的方法.实验证明该方法测量速度快,精度适中的特点,适用于大批量产品在线测量,亦适用于恶劣环境下的测量.     

脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1 550 m/s和1 750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。     

不共面非平行交会测量技术

不共面非平行交会测量是通过双CCD交会进行空间坐标位置测量的一种方法,此方法对CCD的几何放置基本上没有限制。主要介绍了基于两射线最近点法确定相交点的测量原理,详细推导了计算公式,并用实例说明了该方法的实用性。     

基于双相机的目标距离测量技术

对双目视觉测量方法进行了研究和分析,采用张正友平面法对相机进行内外参数标定,根据标定所得参数对立体图像对进行校正和匹配,测距实验结果表明,在目标距离为112 m的静态条件下,该方法测量误差在5%以内,能满足一定场合的非接触测量需求。最后对影响双目测量精度的主要因素进行了分析,指出了进一步优化和提高双目系统测距精度的方向。     

弹道修正技术的地面测量系统组成及误差分析

弹道修正是一种能够更加精确有效打击目标的技术,具有很大的发展空间.首先阐明了弹道修正技术的修正原理和组成,然后构建了弹道修正技术的地面弹道测量系统,即采用双CCD作为传感器跟踪炮弹,采用交汇方法测量弹道的轨迹,并论述了弹道测量系统的工作原理.同时,也重点对双CCD跟踪测量系统进行误差分析,为优化配置双CCD提供了技术途径.     

一种基于双目视觉原理的飞机尾旋运动姿态测量方法

针对飞机尾旋运动研究中的姿态测量问题,提出一种基于双目立体视差原理的测量方法.通过两部相机拍摄图像的视差,恢复模型表面特征空间三维信息,由表面特征计算模型运动姿态.设计了一组有特定形状和严格尺寸的人工特征,具有识别正确率高、定位精确等特点.提供人工特征的设计方法.最后,分别给出旋转天平实验和风洞实验的实测数据,实测结果表明该方法测量准确,鲁棒性好,在立式风洞飞机模型尾旋运动测量的应用中十分有效.     

利用线阵CCD自动测量MSBS中悬浮模型的位置与姿态

以我国自行研制的磁悬挂天平系统为背景,主要研究了利用线阵CCD传感器构建MSBS的模型位置与姿态测量系统以及相应的传感器配置方案、信号转换、测量原理和测量流程等问题。该系统的位置与姿态测量系统以两组共5片线阵CCD作为MSBS中悬浮模型的5自由度位置与姿态传感器,以串联的多级惯性环节电路为脉宽-电压转换电路,将测量信号分别输入控制回路和校准测量回路。文中详细介绍了5片CCD传感器的配置方案及其测量原理,然后研究了使用多级惯性环节实现脉宽-电压信号的转换问题,并对该方案进行了理论分析和仿真,最后研究了利用CCD的测量信号反演悬浮模型位置与姿态的数学原理及其自动测量流程。     

固连双相机多视图重建测量方法设计

大范围场景光学非接触式测量在工程中具有广泛的应用需求,常规基于单相机的多视图重建测量方法需要在场景中加入尺度基准,图像采集过程复杂、对图像重合度要求高。为此提出一种利用固连双目相机进行多视图重建的方法,既继承多视图重建中测量范围大的优势,同时又无须尺度基准,图像采集过程更简单易实现,数据优化过程中还额外增加了双相机固连约束条件。具体实现过程中,首先标定获取安装在固定杆上的两相机的内参数及固连关系,然后使用双相机对待测量区域采集图像并双目交会获取每一时刻的空间点云。计算相邻时刻点云所在坐标系的转换关系,通过传递将所有时刻图像对应相机位姿以及交会点云统一在指定坐标系下,由光束法平差优化相机位姿及点云坐标,由重建点云坐标即可计算待测尺寸参数及形变信息。经实验验证,在5 m范围内,其测量误差最大3 mm,均值1 mm。该方法可以满足大尺寸物体、大范围场景的测量需求且稳定可靠。     

高炮随动系统性能测量算法

针对火炮调炮精度检测中存在的不足, 提出了一种基于双目立体视觉的三重交会测量方法,在炮身管上附加球状标志物,利用CCD摄像机获取标志物图像,通过标志物成像的几何投影关系计算球心的三维坐标.为了降低图像识别误差的影响,对投影的识别位置进行拓展和细化,并对球心投影边界进行插值,摄像机光心与插值点连线射线形成了一个锥体,两摄像机的锥体分别与炮台球面相交形成曲面,计算两曲面公共部分的形心,即为球心位置.通过确定球心位置,对炮身管的高低角、方位角进行计算,从而检测火炮调炮的性能.实验证明,该算法简单、快速,具有较高的精度.