[發(fā)明專(zhuān)利]基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410083057.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103837085A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;孟繁擘;郭玉波;葉東;于瀟宇;呂旭冬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/03
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/03
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

1.一種基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置，其特征在于，它包括高速CCD攝像機(jī)（1）、激光跟蹤儀（2）和漫反射投影屏幕（3），目標(biāo)物在漫反射投影屏幕（3）上移動(dòng)；

高速CCD攝像機(jī)（1）用于對(duì)漫反射投影屏幕（3）上的目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行成像，激光跟蹤儀（2）用于測(cè)定漫反射投影屏幕（3）上的目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置，其特征在于，所述漫反射投影屏幕（3）為由兩塊1000mm×500mm×3mm的磨砂玻璃拼接而成的正方形，該漫反射投影屏幕（3）的背面噴涂黑色漆料。

3.一種基于權(quán)利要求1所述基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟一：設(shè)定漫反射投影屏幕（3）上一點(diǎn)A1作為目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)，由激光跟蹤儀（2）獲得該目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)A1在投影屏幕坐標(biāo)系（4）上的坐標(biāo)值為A1(U1,V1)；

步驟二：保持目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)A1固定，利用高速CCD攝像機(jī)（1）對(duì)該目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)A1進(jìn)行成像，在高速CCD攝像機(jī)（1）的像面上得到目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)A1的對(duì)應(yīng)共軛點(diǎn)B1，對(duì)共軛點(diǎn)B1進(jìn)行圖像處理后，獲得共軛點(diǎn)B1在像面坐標(biāo)系（5）上的坐標(biāo)值B1(m1,n1)；

步驟三：在漫反射投影屏幕（3）上，以目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)A1為基準(zhǔn)，再選定24個(gè)目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)Ai，i=2,3,4,……,25，使25個(gè)目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)在漫反射投影屏幕（3）上以25cm的間距均勻排布，然后依次按照步驟一和步驟二的方法，直至完成對(duì)第25個(gè)目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)的測(cè)算，獲得Ai(Ui,Vi)與Bi(mi,ni)的對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表，i=1,2,3,……,25；

步驟四：采用高速CCD攝像機(jī)（1）依次對(duì)目標(biāo)物在漫反射投影屏幕（3）上投影獲得的屏幕光斑成像，獲得目標(biāo)物投影點(diǎn)的共軛點(diǎn)Bj(mj,nj)，j=1,2,3,……；

步驟五：在所述對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表中查找共軛點(diǎn)Bj(mj,nj)，若Bj(mj,nj)與對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表中的某點(diǎn)Bi(mi,ni)重合，則執(zhí)行步驟六；否則執(zhí)行步驟七；

步驟六：根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表獲得目標(biāo)物投影點(diǎn)在投影屏幕坐標(biāo)系（4）上的坐標(biāo)值，然后執(zhí)行步驟八；

步驟七：在所述對(duì)應(yīng)關(guān)系查找表中根據(jù)Bj(mj,nj)周?chē)罱咏乃膫€(gè)已知標(biāo)定點(diǎn)Bi(mi,ni)，采用雙線性插值的解算方法獲得Aj(Uj,Vj)，Aj(Uj,Vj)為與共軛點(diǎn)Bj(mj,nj)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)物投影點(diǎn)在投影屏幕坐標(biāo)系（4）上的坐標(biāo)值；然后執(zhí)行步驟八；

步驟八：由步驟四至步驟七過(guò)程中獲得的Aj(Uj,Vj)的初始值與終值，計(jì)算獲得目標(biāo)物在漫反射投影屏幕（3）上的位移矢量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，

所述目標(biāo)物標(biāo)定點(diǎn)為光斑或目標(biāo)靶球。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)共軛點(diǎn)B1進(jìn)行圖像處理后，獲得共軛點(diǎn)B1在像面坐標(biāo)系（5）上的坐標(biāo)值B1(m1,n1)的具體方法為：首先對(duì)高速CCD攝像機(jī)（1）獲得的共軛點(diǎn)B1的8位圖像灰度數(shù)據(jù)進(jìn)行雙閾值像素提取，在共軛點(diǎn)B1的有效像素區(qū)域內(nèi)利用線性插值的方法增加有效像素個(gè)數(shù)，再利用基于灰度加權(quán)的質(zhì)心提取算法計(jì)算獲得共軛點(diǎn)B1在像面坐標(biāo)系（5）上的坐標(biāo)值B1(m1,n1)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光跟蹤儀逐點(diǎn)標(biāo)定的目標(biāo)位移矢量測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，在共軛點(diǎn)B1的有效像素區(qū)域內(nèi)利用線性插值的方法增加有效像素個(gè)數(shù)，再利用基于灰度加權(quán)的質(zhì)心提取算法計(jì)算獲得共軛點(diǎn)B1在像面坐標(biāo)系（5）上的坐標(biāo)值B1(m1,n1)的具體過(guò)程為：

下面以假設(shè)的一點(diǎn)為例，來(lái)說(shuō)明該具體過(guò)程：

預(yù)設(shè)置共軛點(diǎn)的圖像灰度數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包括呈矩陣排列的多個(gè)像素點(diǎn)f(p,q)，p為矩陣的行數(shù)，q為矩陣的列數(shù)，設(shè)定高速CCD攝像機(jī)（1）獲得的共軛點(diǎn)B1的8位圖像灰度數(shù)據(jù)為f(u,v)，并且該圖像灰度數(shù)據(jù)f(u,v)位于圖像灰度數(shù)據(jù)庫(kù)的像素點(diǎn)f(2,2)、f(2,3)、f(3,2)及f(3,3)之間，

則利用線性插值的方法獲得f(u,2)為：

f(u,2)=f(2,2)+(u-2)·[f(3,2)-f(2,2)]，

再通過(guò)f(2,3)和f(3,3)插值得到f(u,3)為：

f(u,3)=f(2,3)+(u-2)·[f(3,3)-f(2,3)]，

最后，利用f(u,2)和f(u,3)進(jìn)行插值，獲得f(u,v)：

f(u,v)=f(u,2)+(v-2)·[f(u,3)-f(u,2)]；

則原構(gòu)成光斑的像素點(diǎn)f(2,2)、f(2,3)、f(3,2)及f(3,3)通過(guò)插值后，變?yōu)閒(2,2)、f(2,3)、f(3,2)、f(3,3)及f(u,v)；

基于此，利用基于灰度加權(quán)的質(zhì)心提取算法計(jì)算獲得共軛點(diǎn)B1在像面坐標(biāo)系（5）上的坐標(biāo)值B1(m1,n1)為：

m1=2·f(2,2)+2·f(2,3)+3·f(3,2)+3·f(3,3)+u·f(u,v)f(2,2)+f(2,3)+f(3,2)+f(3,3)+f(u,v),]]>

n1=2·f(2,2)+3·f(2,3)+2·f(3,2)+3·f(3,3)+v·f(u,v)f(2,2)+f(2,3)+f(3,2)+f(3,3)+f(u,v).]]>