[發(fā)明專利]基于機(jī)器視覺(jué)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410588260.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104296691A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余學(xué)才;張行至;余瑞華;程小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/245
• 分類號(hào): G01B11/245
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

1.基于機(jī)器視覺(jué)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量裝置，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)尾部側(cè)面的相對(duì)位置設(shè)有激光發(fā)射頭，在發(fā)動(dòng)機(jī)尾部側(cè)后斜上方和斜下方的相對(duì)位置分別設(shè)有CCD攝像機(jī)；

進(jìn)一步地，還包括有計(jì)算機(jī)、脈沖發(fā)生器、線陣半導(dǎo)體激光器和調(diào)制器，計(jì)算機(jī)的控制輸出通過(guò)延時(shí)電路連接CCD攝像機(jī)，計(jì)算機(jī)的控制輸出還與脈沖發(fā)生器相連，脈沖發(fā)生器的輸出分別與CCD攝像機(jī)和線陣半導(dǎo)體激光器相連，線陣半導(dǎo)體激光器發(fā)射的線激光陣進(jìn)入調(diào)制器進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，經(jīng)過(guò)調(diào)制器調(diào)制后的線激光陣通過(guò)激光發(fā)射頭垂直照明到發(fā)動(dòng)機(jī)尾部側(cè)面，CCD攝像機(jī)捕獲發(fā)動(dòng)機(jī)尾部線陣輪廓圖，并將獲得的圖像通過(guò)圖像采集卡上傳至計(jì)算機(jī)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量裝置，其特征在于，所述的激光發(fā)射頭共面，CCD攝像機(jī)共面，且激光發(fā)射頭平面與CCD攝像機(jī)平面平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量裝置，其特征在于，所述的CCD攝像機(jī)上設(shè)有光學(xué)衰減片和光學(xué)濾波片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量裝置，其特征在于，所述的線陣半導(dǎo)體激光器的功率為1W。

5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用三角測(cè)量原理，事先獲得特征點(diǎn)在CCD攝像機(jī)成像的圖像，即圖像坐標(biāo)系的關(guān)系，再利用特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的位置關(guān)系，求出世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系式；

S2：獲取圖像，打開(kāi)線陣半導(dǎo)體激光器，兩個(gè)CCD攝像機(jī)分別捕獲圖像，CCD攝像機(jī)獲得的圖像包括尾部火焰圖和輪廓圖；

S3：消除背景光，采用激光鎖定成像從強(qiáng)光中獲取輪廓圖：在調(diào)制頻率的一個(gè)周期內(nèi)取若干幅圖像，和存貯在計(jì)算機(jī)中的正弦信號(hào)進(jìn)行乘法和低通濾波器運(yùn)算，將背景光的灰度濾除，只保留激光灰度信號(hào)，得到發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓圖像；

S4：圖像預(yù)處理，對(duì)S3得到的發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓圖像進(jìn)行濾波、平滑和細(xì)化處理，得到單像素輪廓圖像；

S5：輪廓校正，利用世界坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系之間的映射關(guān)系式，由激光光帶圖像坐標(biāo)系統(tǒng)反推世界坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)圖像，從而獲得被測(cè)物體的三維信息；

S6：圖像融合，將兩個(gè)CCD攝像機(jī)獲得的圖像進(jìn)行融合，即得飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部180度輪廓。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部輪廓測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟S3中消除背景光的具體過(guò)程包括以下子步驟：

S31：設(shè)CCD攝像機(jī)所采集的連續(xù)圖像的灰度信號(hào)函數(shù)為：

G(m)＝G_B(m)+G_L(m)???(1)

其中，G_B(m)為目標(biāo)所散射的背景光的圖像灰度，G_L(m)為目標(biāo)所散射的激光的圖像灰度；

對(duì)于正弦調(diào)制激光，有：

G_L(m)＝G_L0(1+ξsin(ωΔtm+φ))???(2)

其中，G_L0和φ為常數(shù)，ξ表示調(diào)制度，ω表示調(diào)制角頻率，Δt為兩幅圖像之間的時(shí)間差；

S32：進(jìn)行乘法運(yùn)算：

GM(m)∝(GB(m)+GL0(1+ξsin(wmΔt+φ)))×sin(wmΔt)=(GB(m)+GL0)sin(wmΔt)+12GL0ξ(cos(φ)+cos(2wmΔt+φ))---(3);]]>

設(shè)：G_B(m)是慢變化，經(jīng)過(guò)積分后：

GI=ΣmGm(m)∝ξGL0(cosφ)/2---(4)]]>

經(jīng)過(guò)以上處理復(fù)雜背景灰度G_M(m)被濾除，背景光灰度消失了，僅剩下目標(biāo)散射激光灰度信號(hào)。