[发明专利]基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法

摘要

本发明提供了一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，在所述的装置中，运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态，参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数，参数计算模块用于根据标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。本发明不会对卫星太阳帆板的运动产生干扰，还能够对卫星工作的电磁环境具有抗干扰能力，具有安装及计算过程简洁、计算速度较快的特点，还可用于计算太阳能帆板挠性运动参数，不仅计算精度较高，而且能够保证各个标志点的参数一致性。

主权项

1.基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置，其特征在于，包括：运动模拟模块、参数采集模块和参数计算模块；运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数；参数计算模块用于根据标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数，在运动模拟模块中，挠性帆板通过固定支架与卫星固定装置连接，预定数量的标志点以预定间隔设置在挠性帆板上；在参数采集模块中，每个图像采集单元的光轴均与静止状态的挠性帆板所在的平面垂直，每个辅助光源分别为一个图像采集单元提供照明，基座用于固定两个图像采集单元和两个辅助光源；在参数计算模块中，信号转换单元用于将参数采集模块采集的图像信号转换为数字信号并发送，参数计算单元用于接收并根据所述数字信号计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数；测量装置在计算所述卫星太阳帆板的挠性运动参数的过程中用到三个坐标系，分别为世界坐标系Ow、图像采集坐标系Oc、图像物理坐标系O，其中，P点为空间中的一个标志点，p点为该标志点在图像采集单元的成像面上所成的像点，P点的位置由图像物理坐标系表示为p(x,y)；OcZc为图像采集单元的光轴，光轴穿过成像面中心O点；标志点的数量为六个，并且分别在挠性帆板悬端、中间及靠近固定支架的位置各设置两个标志点；测量装置在完成测量工作时，图像采集单元实时采集每个标志点的图像，采集的图像经畸变校正、二值化、求质心等处理得到标志点的图像像素坐标系坐标u,v；图像像素坐标u,v和图像物理坐标p(x,y)都是描述图像采集单元的成像面的坐标系，区别在于图像像素坐标u,v以像素为单位，而图像物理坐标系p(x,y)以μ米为单位，且两者原心不同，O₀为图像像素坐标系原心，是图像物理坐标系原心，uO₀v为像素坐标系，xO₁y为物理坐标系；图像像素坐标和图像物理坐标具有如下转换关系：其中，u₀和v₀分别为图像采集单元的成像面中心点O的像素坐标位置；dx和dy分别是图像采集单元的单个像元的物理长度和宽度；因此，由标志点在图像像素坐标系中的坐标u,v可确定其在图像物理坐标系中的坐标x,y；测量装置在完成测量工作时，两个图像采集单元同时采集某个标志点P的图像，按上述原理得到该标志点P在两个图像采集单元中的图像物理坐标系的二维坐标，分别为p_left＝(X_left,Y_left)和p_right＝(X_right,Y_right)；基于双目视觉测量原理，由于两个图像采集单元安装在同一平面上，则有Y_left＝Y_right＝Y，并且由三角几何关系可以得到：设两个图像采集单元的投影中心连线距离为B，则有视差D＝X_left‑X_right；由此可以计算出该标志点P在左侧图像采集单元的图像采集坐标系下的三维坐标：假设世界坐标系与左侧图像采集单元的图像采集坐标系相同，则得到该标志点P的实时世界坐标系坐标。