高速摄影测量技术在飞机外挂物投放运动分析中的应用

本文叙述了某新型飞机在设计研制过程中,需要对翼下挂架投放机构进行运动分析的课题,利用高速摄影测量技术进行全过程的实测分析。文章叙述了摄影测试的原理、方法。着重讨论了摄影测量中一向被人们所忽视的场地测量与校验。认为等待型摄影测量中,摄影比例尺的精度除与所用设备的精度有关外,还与场地测量精度有关。在动态摄影测量中,测试方法、测量场地布置与控制点的建立,以及时间量的正确量测,对摄影测试精度有很大影响。     

用于弹丸空间姿态测试的高速摄影立体测量技术

在常规兵器试验中,利用现有的电影经伟仪和弹道相机无法完成弹目交会过程及姿态、子母弹抛撒和子弹的飞行姿态等项目的测试,但将高速摄影机与其它仪器（如经伟仪跟踪架）、设备技术结合起来即高速立体摄影可完成对其测量。高速立体摄影测量是以立体摄影测量为基础,使用高速摄影机进行的摄影测量。与普通立体摄影测量相比,两者存在许多相同或相似的地方,如理论分析、计算方法、判读等。但由于使用高速摄影机,在摄影测量中,摄影机的选择和使用,目标与摄影机的同步,多台摄影机的同步,底片的处理方法和数据处理方法等一些问题,都需要研究和解决。本文对这些问题进行了讨论。     

超高速转镜分幅摄影时间信息参量测量的研究

对超高速转镜分幅摄影时间信息参量的精确测量进行了研究,得出了摄影频率的空间分布表达式和任一空间画幅位置的分幅时间、任两幅画幅的时间间隔的精确计算方法.该方法已成功用于爆轰物理的实验及测试,测量相对标准差小于±0.2%.     

摄影焦距对测量箭体漂移影响的分析

高速摄影仪在航天试验靶场中主要用于火箭垂直起飞段的横向漂移测量,它采用近距离、短焦距物镜对火箭进行跟踪测量,任何微小的线量误差将带来较大的测量误差,以致严重影响火箭漂移量的处理精度。为此,建立了高速摄影仪摄影焦距的微量变化对箭体漂移量误差产生影响的数学模型,利用标称数据进行仿真分析,并给出焦距修正系数的计算方法。     

破片迎风面积测量系统关键技术研究

为了满足破片迎风面积测量高效率、高准确度的要求，采用了四台并行工作的摄像机和四个微距摄影测量型电动变焦镜头组成破片迎风面积测量系统，大大提高了测量效率和测量准确度．本文详细介绍了该系统的微距摄影测量型电动变焦镜头，并对测量误差进行了分析．系统的测量相对误差小于5％，单个破片的测量时间小于30s．     

热变形测量相机真空保护罐系统

近年来,摄影测量技术研究不断深入,已广泛应用于航天器变形测量、大型飞机机翼动态测量、大型雷达天线阵面测量、卫星天线热真空变形测量等航空、航天与卫星通信领域。针对太空中热变形摄影测量的特殊性,设计了带监控系统的热变形测量相机真空保护罐,保证了热变形测量系统相机在热真空环境下能够正常工作。通过试验,验证了真空保护罐系统的可靠性与稳定性。     

摄影测量中CCD相机精度对比方法研究

数字摄影测量在逆向工程和三维检测方面具有广泛应用。对摄影测量中CCD相机的测量精度进行探讨,提出一种基于数理统计的计算方法。通过相机拍摄多组照片,在XJTUDP软件下计算相同条件的编码点或非编码点之间的距离,得出其平均值,将测得的每组单个数值减去平均值,可获得每次测量的个体误差。求个体误差与平均值的比值的绝对值,可得出单组数组的测量精度。对测量精度求平均值,得出标准精度的概念。将标准精度作为衡量CCD相机测量精度的指标。结合试验数据,应用本方法对Cannon400D定焦相机和变焦相机进行较详细的分析,为定焦和变焦相机的选取提供依据。     

基于贝叶斯理论的ATS测量不确定度评定

从自动测试系统(ATS)的组成机理出发,提出一种ATS测量不确定度评定方法。其基本过程是首先基于测量信号路径,建立相应的测量链;其次,计算各个传递单元的不确定度,静态测量、动态测量分别选用贝叶斯信息融合法和贝叶斯预测法进行评定;最后,利用蒙特卡罗(MC)法计算各链的合成不确定度。通过某ATS中具体的测量链作为实例,重点分析了动态测量不确定度评定过程中遇到的不同情况及解决办法。实验表明,较其它常用评定方法,该法评定ATS静态测量得到的结果更接近理论值,不确定度变化小,评定动态测量得到结果更符合ATS动态特性且精确度高。     

高速立体摄影测量的理论

在高速摄影应用中,常常要分析研究在三维空间运动变化的现象。要解决这些问题,必须采用高速立体摄影测量的方法。采用非量测用的高速摄影机进行立体摄影测量的基础理论是直接线性变换关系式,即     

摄影测量的坐标分析系统

一、前言摄影测量的坐标分析系统(Phocas),是本公司在新技术开发事业团的协助下,对警察厅警察科学研究所开展研究的技术,进行实用性开发的成果。照片示出已制成的Phocas零号机的外观。Phocas是一种空间位置计测系统,它通过分析计算在两处对被测对象拍摄的两张照片来计测被测对象的位置(三维坐标)并作图。本系统在摄影测量中应用数学原理,因而摄影简单,即使是初学者,在对话方式运算程序的开发中也能容易地进行分析和作图。     

超高速转镜式扫描相机的时间分辨率测量

分析了影响转镜扫描相机时间分辨率的各种因素,给出了极限时间分辨率和基于相机动态摄影分辨率计算的时间分辨率的理论计算公式和结果。结合国内普遍使用的SJZ-15型转镜扫描相机,用自研设备动态像质检查仪和100ps超短脉冲激光照明两种测试方法,计算出了该相机钢转镜和铍转镜在不同转速下的实测时间分辨率值,并对数据进行了分析、比对和讨论。实测数据表明：钢转镜的转速为12×104 r/min,其最高时间分辨率约为8ns;铍转镜的实用最高转速为30×104 r/min,其最高时间分辨率约为4ns。     

数字锁相检测在合肥光源逐圈测量系统的应用

从其原理出发,分析了数字锁相检测在逐圈束流位置测量系统中用于束流振荡阻尼率(增长率)计算的可行性,并在Matlab中对其进行了仿真计算。将该方法应用到合肥光源逐圈测量系统中,进行了Beta振荡的增长和阻尼时间的计算,结果显示振荡增长时间约为0.26ms,阻尼时间为1.2ms(反馈系统调试时)。仿真和实验结果都表明,数字锁相检测可以有效用于逐圈测量系统中阻尼率的计算。     

采用PZT动态调制的光纤光栅应变力测量技术

提出了一种新型PZT的动态调制光纤光栅应变力测量技术。把光谱仪对峰值波长移动的测量改变为示波器对峰值光功率时间间隔的测量 ,并对这种技术进行了理论分析和实验研究。用交变电压调制固定在光纤光栅上的PZT ,同时对施加在光栅上的应力进行测量。实践证明 ,测光脉冲时间间隔法与光谱峰值移动法的测量结果相同 ,而且两者与理论计算结果相符     

摄影测量中的最小二乘法

随着高速摄影应用技术的不断发展,摄影数据处理的方法也日趋完善。通常,用高速摄影作运动分析的目的首先是计算运动目标的位移、速度和加速度。目前,计算位移、速度、加速度的方法也有多种,这里仅就最小二乘法在高速摄影数据处理中的应用谈一点粗浅的看法。     

靶场红外成像测量设备精度检测方法研究

提出了采用动态精度检测靶标对红外跟踪测量系统进行检测的方法。分析了靶标与被检测设备的空间运动关系。研究了跟踪性能和测量精度。对检测数据进行了计算处理,检测结果验证了这种检测方法的可行性。     

动态发射率与辐射亮度同时测量实验中的时间精确同步技术

分析了轻气炮实验中飞片速度漂移带来的冲击波到达样品/窗口界面时刻漂移问题、主要影响因素以及动态发射率与辐射亮度同时测量实验中的时序要求,采用镀膜光纤探针作为同时测量实验中动态发射率测量照明光源的触发装置,设计了光纤探针-样品之间的距离,并对设计余量进行了简单分析,解决了同时测量实验中的时间精确同步问题。在2发动态考核实验中,设计的飞片速度为4.1km/s,实测飞片速度漂移量分别为70和210m/s,动态发射率测量信号按照实验预期叠加在了样品/窗口界面热辐射信号平台之上,时序控制能够满足动态发射率与辐射亮度同时测量实验中的时间精确同步要求。     

基于非参数测量模型的摄影测量方法研究

由于近景摄影测量具有测量范围广、精度高和效率高等优点,其在大尺寸精密测量任务中承担越来越重要的角色。其中,基于平差优化的自标定测量模型是保证该方法实现高精度测量的重要原因。然而,随着越来越多的商业级单反相机应用到三维空间测量,发现其测量精度与专业相机相比有一定差距。经过大量分析发现,除了相机本身原因外,自标定模型过多地依赖相机内部参数,尤其是畸变参数,是导致测量精度降低的重要原因。为了降低参数化模型对测量结果的影响,提出一种不依赖相机内部参数的摄影测量方法。结合垂线法和Zeiss实验室标定方法,设计了一种针对大视场相机的非参数标定方法。经过不同图像间同名点匹配和平差初值确定后,便可建立基于角度信息的非参数测量模型。结合平差优化算法,完成对空间被测点三维坐标的精确解算。经过与传统摄影测量结果比对,证明该方法可以有效提高大视场单反相机的摄影测量精度。     

基于高速像机阵列的起飞着陆段航迹测量技术

针对GPS采样频率低、动态精度差的问题,为了在飞机起降性能测试课题中获取更高频率、更高精度的位置、速度等参数信息,利用高速像机阵列对飞机的起飞着陆运动过程进行接力拍摄,通过对各站点高速像机拍摄到的图像序列分析处理,利用数字图像处理技术、近景数字摄影测量三维直接线性变换(DLT)等算法,解算出了飞机的位置及速度数据。该方法对其他类似飞行物的轨迹测量具有指导意义。     

面向近景工业摄影测量的分层式相机标定方法

针对近景工业摄影测量中镜头自动对焦导致相机内参数波动进而降低测量精度的问题,提出一种分层式相机标定方法。分析了基于平面棋盘格的相机标定技术,阐述了数码单反相机的自动对焦原理及其如何影响相机主距的变化,重点分析了分层式相机标定方法的基本思想。分层式相机标定实验揭示了相机内参数及畸变系数随着标定距离变化的规律,精度评价实验的结果表明,依据摄影距离选择合适的相机内参数能够显著提高近景工业摄影测量的精度。     

时间序列动态散斑相关跟踪测量原理及其应用

在对散斑场的特性进行研究与分析的基础上,提出了时间序列动态散斑相关跟踪测量法,它弥补了一般散斑相关法不适合大变形测量的缺点,扩大了散斑相关法的应用范围.运用这种方法不仅可以测量大动态范围的面内变形,而且可以测量分析面内动态变形过程和变形速度.