[發明專利]一種基于標記點三維信息測量的飛機側滑角動態監測方法

有效

• 申請號: 201510305428.1
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN104976984B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 熊邦書;涂曉衍;余磊
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種基于標記點三維信息測量的飛機側滑角動態監測方法，其特征在于包括以下方法步驟：

1)在飛機機身特定位置粘貼標記點；具體包括以下步驟：

(1.a) 沿機身中軸線粘貼兩個標記點，分別記為A、B；

(1.b) 在機身軸線旁粘貼另一個標記點，記為C；

(1.c) 要求A、B、C三點組成的平面ABC與飛機機身對稱面相互垂直；

2)利用雙目攝像機、高速計算機、同步信號發生器、照明設備構建基于立體視覺的圖像獲取裝置；

3)利用標準標定模板實現對雙目立體視覺系統的標定，獲取雙目攝像機的內外參數和雙目攝像機的空間位置關系；

4)利用已標定好的立體視覺系統采集飛機靜止與運動狀態下的機身標記點圖像對；首先，在飛機靜止狀態下，采集粘貼標記點的飛機圖像對；然后，在飛機運動狀態下，在同步信號發生器發出的信號下采集粘貼標記點的飛機圖像對，采集幀率和時長根據動態監測要求進行設定；最后，利用第3)步獲取的雙目攝像機的內外參數和雙目攝像機的空間位置關系，分別對飛機在靜止與運動狀態下采集的機身標記點圖像對進行標記點三維信息計算；利用每對機身標記點圖像對，計算標記點三維信息的具體步驟如下：

(4.a)采用基于Brown算法的矯正算法對雙目圖像進行幾何矯正，以消除鏡頭畸變；

(4.b)采用Bouguet立體校正算法，計算行對準校正旋轉矩陣、和重投影矩陣，利用行對準校正旋轉矩陣、對雙目圖像進行立體校正，得到嚴格水平行對齊的雙目圖像；

(4.c)采用最大類間方差閾值法對雙目圖像進行二值化，實現圖像中標記點與背景的分離；

(4.d)采用圖像濾波和最大連通域方法去除雙目圖像中的背景噪聲干擾，并得到標記點的特征信息；

(4.e)根據標記點特征信息對雙目圖像中的標記點進行立體匹配；

(4.f)利用步驟(4.b)中的重投影矩陣，在立體匹配的基礎上計算出標記點三維信息；

5)利用第4)步獲取的飛機不同狀態下標記點的三維信息，計算機身側滑角，實現對側滑角的動態監測；其具體步驟如下：

(5.a)計算飛機靜止時平面ABC法向量：利用飛機靜止狀態下機身標記點A、B、C的三維信息計算平面ABC的法向量；

(5.b)計算飛機靜止時機身對稱面法向量：利用步驟(5.a)中靜止狀態下平面ABC的法向量與標記點A、B的三維信息，計算出飛機機身靜止時對稱面的法向量；

(5.c)計算飛機運動時機身對稱面法向量：假設同步信號發生器的幀率為幀/秒，采集時長為秒，則共采集對飛機運動狀態下的圖像對；利用第對飛機圖像對中的標記點、、的三維信息，計算飛機運動狀態下平面ABC的法向量，并利用第對圖像對中的標記點、的三維信息，計算出飛機運動狀態下第對圖像對中機身對稱面的法向量，其中；

(5.d)計算飛機運動時側滑角：利用步驟(5.b)得到的靜止狀態下機身對稱面法向量和步驟(5.c)得到第對飛機運動圖像對中機身對稱面的法向量，通過計算兩個法向量之間的夾角得到運動狀態下第對飛機圖像對所對應的飛機側滑角;

(5.e)整個試驗過程的側滑角動態監測：按照步驟(5.d)的計算方法，計算出采集的對圖像對的側滑角，將對圖像對的側滑角按照圖像對的采集順序，繪制成側滑角曲線，實現時間內的飛機側滑角動態監測。