[發明專利]一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法

在審

• 申請號: 202010544171.6
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111912381A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 牟成銘;葉丁綺;羅川;張泉
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C11/00
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹玉

1.一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采用第一相機和第二相機構成雙目立體視覺系統；

步驟2、在飛機舵面上選擇一個特征點P，然后在飛機舵面運動過程中采用雙目立體視覺系統采集特征點P在各個時刻的N個圖像；

步驟3、基于雙目視覺計算原理對N個圖像計算特征點P在各個時刻的N個空間三維坐標點，并通過N個空間三維坐標點擬合得到擺角平面；

步驟4、將N個空間三維坐標點投影至擺角平面得到位于擺角平面內的N個二維坐標點，然后將N個二維坐標點擬合成軌跡圓弧；

步驟5、計算初始二維坐標點P₁與軌跡圓弧的圓心之間的向量OP₁，計算第i個二維坐標點P_i與軌跡圓弧的圓心之間的向量OP_i，然后通過限量OP₁和向量OP_i計算第i個時刻的舵面擺角。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，所述步驟5中計算舵面擺角采用如下公式：

其中：

為初始二維坐標點P₁的坐標；為第i個二維坐標點的坐標；

(x₀，y₀)為軌跡圓弧的圓心坐標。

3.根據權利要求2所述的一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，所述擺角平面和軌跡圓弧均通過最小二乘法進行擬合。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，所述步驟3包括以下子步驟：

步驟3.1、建立世界坐標系(O-X_wY_wZ_w)、攝像機坐標系(O-X_cY_cZ_c)、圖像物理坐標系(xOy)、圖像像素坐標系(uOv)，基于相機的標定參數以及世界坐標系(O-X_wY_wZ_w)、攝像機坐標系(O-X_cY_cZ_c)、圖像物理坐標系(xOy)、圖像像素坐標系(uOv)；

步驟3.2、通過兩個相機拍攝特征點P的圖像并得到圖像在圖像像素坐標系中的圖像像素坐標，通過圖像像素坐標的像素與圖像物理坐標的物理尺寸之間的轉換關系將圖像像素坐標轉換為圖像物理坐標；

步驟3.3、通過相機非線性模型中第一相機和第二相機的標定參數將圖像物理坐標系中的圖像物理坐標轉化為攝像機坐標系中的攝像機坐標；

步驟3.4、通過旋轉矩陣與平移向量將攝像機坐標系中的攝像機坐標轉換為世界坐標系中的世界坐標即得到特征點P的空間三維坐標點。

5.根據權利要求4所述的一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，若特征點P位于一個相機的視野中而位于另一個相機的視野之外，則在兩個相機的公共視野中選取至少三個公共點，并通過各公共點與特征點P之間的坐標轉換關系得到特征點P對應的攝像機坐標系中的攝像機坐標，所述公共點與特征點P之間的坐標轉換采用如下公式：

其中：(X_c，Y_c，Z_c)為公共點對應第一個相機的攝像機坐標；

(x_c，y_c，z_c)為公共點對應第二個相機的攝像機坐標；

(X₀，Y₀，Z₀)為平移參數坐標；

為旋轉參數矩陣。

6.根據權利要求5所述的一種基于雙目視覺原理的飛機舵面角度測量方法，其特征在于，所述攝像機坐標系為以相機鏡頭中心為原點建立的三軸直角坐標系，所述攝像機坐標系的Z_c軸與相機光軸重合。