[发明专利]一种基于四目立体视觉的直升机旋翼桨叶动态轨迹测量方法

摘要

一种基于四目立体视觉的直升机旋翼桨叶动态轨迹测量方法，具体包括以下步骤：1)在直升机每片旋翼桨叶两侧均匀粘贴标记点；2)将四目摄像机两两配对，组成四套双目立体视觉系统，并对每套系统进行标定；3)使用全站仪获得四套双目立体视觉系统各自的坐标系与全站仪坐标系之间的转换关系；4)计算四套双目立体视觉系统采集到的旋翼桨叶图像对中标记点的三维信息；5)将四套双目立体视觉系统测量所得的旋翼桨叶标记点三维信息统一到全站仪坐标系下，实现基于四目立体视觉的旋翼桨叶动态轨迹测量。本发明的优点是：能够完成对旋翼桨叶运动轨迹的三维重建，具有视野范围大、非接触式、精度高、安全性好的优点。

主权项

1.一种基于四目立体视觉的直升机旋翼桨叶动态轨迹测量方法，其特征在于具体包括以下步骤：1)在直升机每片旋翼桨叶两侧均匀粘贴已知大小、形状和间距的标记点；2)通过四目摄像机、高速计算机、角度传感器、照明设备构建基于四目立体视觉的直升机旋翼桨叶图像获取装置，并将四目摄像机两两配对，组成四套双目立体视觉系统；3)使用标准标定模板对每套双目立体视觉系统进行标定，获取双目立体视觉系统中两台摄像机的内外参数及两台摄像机之间的旋转、平移关系，利用Bouguet立体校正算法，计算行对准校正旋转矩阵Rl、Rr和重投影矩阵Q；4)使用全站仪对四套双目立体视觉系统进行全局标定，获得四套双目立体视觉系统从各自的摄像机坐标系转换到全站仪坐标系的旋转、平移关系，具体包括以下步骤：(a)定义全站仪坐标系；(b)将标准标定模板放置于双目立体视觉系统的视野下，并使用全站仪确定标准标定模板上特征点在全站仪坐标系下的三维坐标；(c)使用双目立体视觉系统计算标准标定模板上特征点在其自身坐标下的三维坐标；(d)使用步骤(b)、步骤(c)得到的标准标定模板特征点在两个坐标系下的三维坐标，计算双目立体视觉系统坐标系到全站仪坐标系的旋转、平移关系；5)使用步骤3)、步骤4)已标定好的四套双目立体视觉系统同时采集旋翼桨叶图像，并计算每套双目立体视觉系统采集到的旋翼桨叶图像对中标记点三维信息，具体包括以下步骤：(a)采用基于Brown算法的矫正算法对旋翼桨叶图像对进行几何矫正，以消除镜头畸变；(b)使用步骤3)获得的行对准校正旋转矩阵Rl、Rr对旋翼桨叶图像对进行立体校正，得到严格水平行对齐的旋翼桨叶图像对；(c)采用图像分割和最大连通域方法去除双目图像中的背景干扰，并得到标记点的特征信息；(d)根据标记点特征信息对双目图像中的标记点进行立体匹配；(e)利用步骤3)中的重投影矩阵Q，在立体匹配的基础上计算出标记点三维信息，具体计算公式如下： Q x y d 1 = X Y Z W ]]>其中，(X/W,Y/W,Z/W)为标记点的三维坐标，(x,y)为标记点在左摄像机图像平面的图像坐标，d为标记点在左右摄像机关联的视差；6)在使用步骤5)计算每一套双目立体视觉系统中旋翼桨叶图像标记点三维信息的基础上，结合步骤4)获得的四套双目立体视觉系统各自的摄像机坐标系到全站仪坐标系的旋转、平移关系，将四套双目立体视觉系统下测量所得的旋翼桨叶标记点三维信息统一到全站仪坐标系下，具体包括以下步骤：(a)计算一片旋翼桨叶标记点在四套双目立体视觉系统坐标系下的三维坐标；(b)使用步骤4)得到的四套双目立体视觉系统各自坐标系到全站仪坐标系的旋转、平移关系将该片旋翼桨叶标记点三维坐标变换至全站仪坐标系；(c)重复步骤(a)、(b)计算每片旋翼桨叶标记点在全站仪坐标系下的三维坐标，完成对旋翼桨叶动态轨迹测量。