申请/专利权人：中国航天空气动力技术研究院

申请日：2023-12-28

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117740310A

主分类号：G01M9/02

分类号：G01M9/02;G01M9/08;G06T7/80;G06T7/73;G06T7/33

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明公开了一种适用于高超声速风洞试验的多目视觉动态信息获取方法，构建多目立体视觉系统，通过三维立体标定靶，标定每组双目系统自身的内外参数，对每组双目视觉系统拍摄到的试验模型表面标记点进行三维重建，然后根据各双目之间的标定参数，将多组双目的数据进行融合，并针对多个双目系统出现的同一个强反光标记点三维重建得到的数据，进行进一步优化处理，得到每一时刻的融合三维点云，进而解算出试验模型的六自由度。本发明能够在试验模型在高速运动条件下，实现试验模型三维信息的高精度捕获和还原，进一步更加精确获取试验模型的六自由度信息，得到试验模型精确位姿解算结果。

主权项：1.适用于高超声速风洞试验的多目视觉动态信息获取方法，其特征在于：构建多组双目视觉系统S1,S2…SN，N≥3，每个双目视觉系统包含两个相机和补光光源；所述S1,S2…SN布置于试验模型周围，用于在试验过程中对试验模型进行拍摄，所述S1位于试验模型的垂直顶部，以S1左相机光心坐标系为世界坐标系O1X1Y1Z1；在试验模型表面均匀布置反光标记点，所述反光标记点布置位置需保证试验模型在每个双目视觉系统中获取到的反光标记点数量都能够满足设定的要求；获取布置反光标记点的试验模型的稠密三维点云数据Pdense和标记点框架结构数据Pframe；对双目视觉系统S1,S2…SN进行标定，获取各双目视觉系统的标定内参数：A1，A2……An，n＝1～N，标定外参数：S2-SN左相机光心坐标系和S1左相机光心坐标系之间的旋转变换矩阵Rn1和平移变换矩阵Tn1，n＝2～N；对双目视觉系统S1,S2…SN进行时序同步；风洞开车，试验模型发生运动，多组双目视觉系统S1,S2…SN进行拍摄，获取动态试验模型在试验过程中的图像序列数据；针对同一时刻多组双目视觉系统S1,S2…SN相应获取的图像对P1,P2…PN，结合各双目视觉系统的标定内参数A1，A2……An，完成图像对P1,P2…PN的三维重建过程，得到相应点云数据Ps1，Ps2……Psn；利用旋转变换矩阵Rn1和平移变换矩阵Tn1，n＝2～N，将Ps2……Psn均转换到世界坐标系O1X1Y1Z1下，得到该时刻初始融合点云数据Ps；将标记点框架结构数据Pframe和点云数据Ps进行匹配，得到配准到世界坐标系O1X1Y1Z1下的框架点结构数据Pframe′；以Pframe′中每一个点pi为种子中心点，检测其尺度为r的空间球形邻域内，Ps的最近邻点pri，i＝1～N，r的给定方式为r≤min{distpm,pn,pm∈Pframe′,pn∈Pframe′}，即框架点Pframe′中的两两点之间最短欧式距离；以值为最优化目标值，对旋转变换矩阵Rn1和平移变换矩阵Tn1，n＝2～N，进行最小二乘迭代优化，直到Δp10-6，或者迭代次数≥105；利用优化后的旋转变换矩阵Rn1和平移变换矩阵Tn1，n＝2～N，将Ps2……Psn均重新转换到世界坐标系O1X1Y1Z1下，得到该时刻点云数据Ps′；将Pframe′和Ps′进行匹配，得到二次优化后的框架点结构数据Pframe″；将稠密三维点云数据Pdense和框架点结构数据Pframe″进行配准，将Pdense转换到世界坐标系O1X1Y1Z1下，得到优化后稠密三维点云数据Pdense″；针对不同时刻多组双目视觉系统分别获取的图像对均进行上述风洞开车后的处理步骤即得到动态试验模型在每一时刻的Pdense″，基于Pdense″解算得到动态实验模型的六自由度参数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国航天空气动力技术研究院 适用于高超声速风洞试验的多目视觉动态信息获取方法

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