[发明专利]基于滚转目标的环绕式圆形标记点的匹配方法

说明书

本发明提供一种基于滚转目标的环绕式圆形标记点的匹配方法，包括创建特征编码标记点，所述的特征编码标记点是指1个或多个相同圆形标记点的组合；创建环绕式编码圆形标记点，环绕式圆形标记点是指布置在投放物滚转模型表面分为头部和尾部的特征编码标记点组合，头部圆形标记点集合记为{Head}，尾部标记点集合记为{Tail}；提取圆形标记点，圆形标记点的匹配。本发明解决了外挂物风洞模型在6个自由度方向运动时的标记点识别和匹配难题，无需对外挂物风洞模型开孔布线，不会破坏外挂物风洞模型的气动外形，不改变其结构强度和刚度，降低了外挂物风洞模型的设计难度和成本，提高了解码效率，具有快速性。

技术领域

本发明涉及外挂物分离的风洞试验技术领域，特别涉及一种外挂物风洞模型环绕式圆形标记点匹配方法。

背景技术

高速复杂流场中运动物位姿测量是确定运动物飞行轨迹、运动模态等气动性能的重要手段。随着科学技术不断进步，当被测物体具有高速运动的特性且被测环境在复杂的流场下，对位姿测量精度的要求不断提高，尤其是在风洞投放试验中对投放物位姿测量高精度的要求。近年来，单目视觉位姿测量具有测量运动范围广，对实验模型设计无特殊要求，不改变模型气动外形，能够适应复杂实验环境和高速运动的被测物体，处理时间快，测量精度高等优点，逐渐成为投放物位姿测量的研究热点。

单目位姿测量核心内容之一是目标特征提取与匹配。主要工作包括标记点的设计、识别、中心定位和同名标记点匹配。常见的标记点形状有圆形、十字形、方形等。标记点的匹配是对标记点进行编码解码得到唯一的身份信息，编码标记点的种类分为颜色信息类标记点、圆环标记点、环绕式标记点等形式。对于滚转体类投放物的同名标记点匹配问题，美国宇航局Langley研究中心早在2001年建立了单目视频测量的智能风洞测量系统用来测量模型姿态、变形和弯曲，其中16-Ft跨音速隧道标准模型具有滚转型，采用环绕式反光标记点配合外置光源进行图像采集。2017年英国伦敦理工学院Lin Zhang等人对超声探头进行实时跟踪，以圆柱目标为被测体，设计棋盘顶点和圆形标记点集合解决了位姿模糊问题。Liu等人设计了螺旋式环绕圆形标记点以及基于颜色编码反光标记点进行副油箱分离标记点匹配工作。

滚转型的投放物被测物体存在6个自由度的运动，滚转型的被测物体尺寸小，增加了标记点的识别和匹配的难度。为了实现尺寸小的滚转型被测目标上标记点准确且快速的匹配，本文提出了一种基于滚转目标的环绕式匹配方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：高速复杂流场中外挂物上特征标记点的识别定位与匹配是确定外挂物的分离特性、飞行轨迹的重要基础数据。针对小型滚转体类投放物的特征标记点匹配问题，设计了一种环绕式标记点编码解码方法。该方法具有不破坏气动外形、不开孔布线、设计简单、制造成本低等优点。解决了小型滚转体类投放物存在6个自由度方向运动的标记点匹配难题。

本发明采取的技术方案如下：

基于滚转目标的环绕式圆形标记点的匹配方法，包括以下步骤：

步骤一、创建特征编码标记点，所述的特征编码标记点是指1个或多个相同圆形标记点的组合；

步骤二、创建环绕式编码圆形标记点，环绕式圆形标记点是指布置在投放物滚转模型表面分为头部和尾部的特征编码标记点组合，头部圆形标记点集合记为{Head}，尾部标记点集合记为{Tail}。

步骤三、提取圆形标记点，具体步骤如下：

S31：使用相机拍摄贴有环绕式圆形标记点的被测物体，将采集的图像传输到计算机中；