[發明專利]一種基于位置約束的直升機槳葉標記點識別匹配方法

有效

• 申請號: 202010087179.4
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111292375B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 左承林;王勛年;馬軍;張衛國;岳廷瑞;劉壘;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: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/13
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 劉康平

本發明公開了一種基于位置約束的直升機槳葉標記點識別匹配方法，屬于雙目視覺測量技術領域。包括以下步驟：在直升機槳轂和槳葉的特定位置粘貼圓形標記點；構建雙目成像系統，采集直升機槳葉運動狀態下的瞬態圖像對；對圖像對中的圓形標記點進行檢測定位；基于位置約束條件對檢測定位的槳葉圓形標記點進行識別標記；基于槳葉圓形標記點的標記值，對圖像對中的槳葉圓形標記點進行準確匹配。本發明所提供的方法利用了直升機槳葉的結構特點和旋轉運動特點，將圓形標記點粘貼在了直升機槳轂和槳葉的特定位置，通過位置約束條件，可實現槳葉圓形標記點的正確識別標記和準確匹配，可有效解決了圓形標記點的誤匹配問題。

技術領域

本發明涉及雙目視覺測量技術領域，具體指一種基于位置約束的直升機槳葉標記點識別匹配方法。

背景技術

直升機槳葉在高速旋轉過程中會反復受到揮舞、擺振、扭轉變距等載荷運動作用而發生位移和變形，精確測量槳葉的位移變形參數，可為直升機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。

隨著視覺測量技術的快速發展，基于雙目立體視覺的測量方法逐漸被用于直升機槳葉位移變形測量中，該方法能夠對直升機槳葉進行非接觸式三維測量，操作簡單，易于維護，對環境要求也較低。測量時，通常采用人工標記的方式，將具有顯著特征的人工標記點粘貼在直升機槳葉表面；然后，對運動狀態下的直升機槳葉進行雙目成像，通過識別匹配槳葉圖像對中的同一標記點，計算其三維坐標；最后，基于直升機槳葉表面所有標記點的空間三維信息，計算得到直升機槳葉的位移變形參數。

圓形標記點是雙目視覺測量直升機槳葉位移變形參數時較為常用的一種人工標記點，其僅由一個用于定位的目標圓構成，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，槳葉表面不同位置的圓形標記點之間的區分較為困難，在進行標記點匹配時往往會出現誤匹配的情況，特別是當槳葉表面標記點布置較密時，更易出現誤匹配，從而造成測量結果出現偏差。

發明內容

本發明提供了一種基于位置約束的直升機槳葉標記點識別匹配方法，旨在解決雙目視覺測量直升機槳葉位移變形參數中的標記點誤匹配問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：

一種基于位置約束的直升機槳葉標記點識別匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在直升機槳轂中心粘貼1個圓形標記點，在直升機槳葉四分之一翼弦線和四分之三翼弦線上各粘貼n個圓形標記點，n的取值范圍是1～1000；

步驟2：基于兩臺高速CCD相機，構建雙目成像系統，采集直升機槳葉運動狀態下的瞬態圖像對；

步驟3：對圖像對中的圓形標記點進行檢測定位，具體步驟如下：

步驟3.1：使用canny算子進行邊緣檢測；

步驟3.2：計算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；

步驟3.3：設置最小周長閾值L_min、最大周長閾值L_max、最小面積閾值A_min、最大面積閾值A_max、最小形狀因子閾值C_min、最大形狀因子閾值C_max，篩除不滿足閾值條件的邊緣輪廓，保留圓形標記點邊緣輪廓，L_min、L_max、A_min、A_max、C_min、C_max的取值范圍是0～10000；

步驟3.4：對圓形標記點邊緣輪廓進行最小二乘橢圓擬合，得到擬合橢圓參數，其中，擬合橢圓中心坐標即為圓形標記點的圖像坐標，具有最大長短軸半徑的圓形標記點即為槳轂圓形標記點，其余則為槳葉圓形標記點；