[發明專利]一種直升機風洞試驗中圓形標記點識別匹配方法

有效

• 申請號: 202010087043.3
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111325802B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 馬軍;左承林;宋晉;岳廷瑞;劉壘;張衛國;王勛年;史哲羽
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/62;G06T7/136;G06T7/13;G06V10/75
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 劉康平

本發明公開了一種直升機風洞試驗中圓形標記點識別匹配方法，屬于直升機風洞試驗測量技術領域。包括以下步驟：基于兩臺高速CCD相機，構建雙目成像系統；使用棋盤格標定板，對雙目成像系統的內外參數進行標定；基于構建的雙目成像系統，采集包含圓形標記點的直升機槳葉圖像對；基于標定得到的雙目成像系統內外參數，對采集的槳葉圖像對進行校正，得到水平對齊的校正圖像對；基于水平對齊約束，對校正圖像對中的圓形標記點進行檢測匹配。本發明所提供的方法通過對直升機槳葉圖像對進行立體校正，將圖像對中同一圓形標記點約束在了同一水平線上，可直接根據圓形標記點的圖像縱坐標進行匹配，極大簡化了圓形標記點識別匹配的復雜度，有效解決了圓形標記點的誤匹配問題，可實現圓形標記點的準確匹配。

技術領域

本發明涉及直升機風洞試驗測量技術領域，具體指一種直升機風洞試驗中圓形標記點識別匹配方法。

背景技術

低速風洞試驗是研究直升機飛行性能和空氣動力特性的重要手段。試驗中，通過測量直升機旋翼槳葉的揮舞、擺振、扭轉變形等運動變形參數，可為旋翼系統的結構設計和空氣動力特性分析提供重要的參數依據。

基于雙目視覺的測量方法可對旋翼槳葉運動變形參數進行非接觸式的三維測量。雙目視覺測量時，需要對雙目相機拍攝的槳葉圖像對中的對應點進行識別匹配以計算其空間三維坐標，匹配的精度至關重要，直接決定了旋翼槳葉運動變形參數的測量精度。然而，旋翼槳葉表面的紋理結構信息非常有限，傳統立體匹配方法難以實現槳葉圖像對中對應點的精確匹配，因而無法滿足直升機風洞試驗的高精度測量需求。為此，需要借助具有顯著特征的標記點，將之粘貼在旋翼槳葉表面后進行雙目成像，通過識別匹配槳葉圖像對中的同一標記點，計算其空間三維坐標，進而計算得到旋翼槳葉的運動變形參數。

圓形標記點是直升機風洞試驗測量旋翼槳葉運動變形參數中較為常用的標記點，具有結構簡單、受成像光照影響小、易于檢測等優點。但是，圓形標記點本身沒有標識信息，不同圓形標記點之間的區分識別較為困難，匹配時往往會出現誤匹配的情況，即將槳葉表面不同位置的圓形標記點匹配在了一起，從而造成測量結果出現錯誤。因此，亟需一種魯棒有效的圓形標記點識別匹配方法，能夠實現槳葉圖像對中圓形標記點的準確識別匹配。

發明內容

本發明提供了一種直升機風洞試驗中圓形標記點識別匹配方法，旨在解決直升機風洞試驗測量旋翼槳葉運動變形參數中的圓形標記點誤匹配問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：

一種直升機風洞試驗中圓形標記點識別匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：基于兩臺高速CCD相機，構建雙目成像系統；

步驟2：使用棋盤格標定板，對雙目成像系統的內外參數進行標定；

步驟3：基于構建的雙目成像系統，采集包含圓形標記點的直升機槳葉圖像對；

步驟4：基于標定得到的雙目成像系統內外參數，對采集的槳葉圖像對進行校正，得到水平對齊的校正圖像對；

步驟5：對校正圖像對中的圓形標記點進行檢測匹配，具體步驟如下：

步驟5.1：使用canny算子對校正圖像對進行邊緣檢測；

步驟5.2：計算校正圖像對中所有邊緣輪廓的周長L、面積A以及形狀因子其中，邊緣輪廓的周長L指其所占像素點數量，面積A指其形成的連通域所包含的像素點數量；