基于异面交会模型的立体视觉像机站位优化研究

高精度的摄影测量中,双目视觉测量是一种高效可行的测量方法。为了研究测量中双像机位置关系对测量结果的影响,将像机标定、定向及图像坐标提取等干扰因素作为理想量来考虑,从双像机交会测量的数学模型出发,综合双像机光轴的交会角、像机视场角以及红外发光二极管(LED)的发光角等方面因素,通过分析双像机在不同位置关系下对测量区域中红外LED控制点进行测量的结果及精度,最终给出双目视觉测量中像机站位的优化策略。     

一种基于非参数模型的相机内参校准方法

影响大空间视觉三维坐标测量不确定度的主要因素有相机内参数、外部方位参数和特征成像质量.传统相机内参数校准方法需要参数模型化及全局最优化求解方法,会造成各内参数相关性过高,局部校准误差较大,对基于测角的测量方式不确定度影响较大、结合相机成像原理及垂线法,提出了一种基于物理参数校准的方法,对主点位置偏移、全视场范围非均匀镜头畸变等参数进行了精细校准.最后,以交比不变误差作为相机校准精度的评价方法,与传统校准方法的对比实验表明,该校准方法能够有效地提高测量不确定度指标,是一种简单、实用的校准方法.     

采用加权最小二乘准则的影像仪自动对焦方法

针对影像测量领域中自动对焦方法存在的对焦准确性不高、对焦过程复杂等问题,提出了一种采用加权最小二乘准则的自动对焦方法.首先,根据不同种类图像清晰度评价函数的评价特性,选定对焦过程中所用的图像清晰度评价函数.其次,在图像清晰度评价函数的基础上进行两阶段对焦,即粗对焦阶段与精对焦阶段.然后,分析了加权最小二乘准则中加权系数的确定原则并给出了其具体确定方法.最后,对精对焦阶段所得清晰度评价值进行归一化处理,采用加权最小二乘准则进行高斯曲线拟合求取极值,极值位置即最终正焦平面.实验结果表明:在步距为0.1mm的条件下,该方法与现有的洛伦兹(Lorent)、Gauss拟合方法相比,对焦误差由0.05 mm降低到0.02 mm,有效地提高了现有曲线拟合法的对焦准确性.     

采用纹影法的微型航空发动机尾喷温度场测量方法

航空发动机作为飞机上的核心动力装置,对其运行状态的监测,可以提高飞机的安全性与经济性。航空发动机尾喷温度场蕴含着燃烧室内部燃料燃烧程度等有效信息,对其温度场的监测可实现对发动机运行状态的评估。传统的温度场测量方法一般采用单点温度计测量法、激光诱导荧光法(LIF)、可调谐半导体激光法(TDLAS)等,单点温度计测量法测量数据较离散、LIF设备应用复杂、TDLAS仪器设备价格昂贵。因此针对传统测量方法所存在的问题,提出了纹影测量法。首先需要纹影系统对温度场进行纹影成像,得到正确的纹影图像;根据纹影图像求得截面的折射率分布;根据折射率分布算得温度场分布,实现对温度场的测量。纹影测量法是一种非接触、高精度的测量方法,且无需特殊的激光收发装置。实验证明该方法可有效地应用于实验室微型涡喷发动机尾喷区域温度场的测量,可进一步为航空发动机的状态监测提供支持。     

采用纹影法的微型航空发动机尾喷温度场测量方法北大核心CSCD

航空发动机作为飞机上的核心动力装置,对其运行状态的监测,可以提高飞机的安全性与经济性。航空发动机尾喷温度场蕴含着燃烧室内部燃料燃烧程度等有效信息,对其温度场的监测可实现对发动机运行状态的评估。传统的温度场测量方法一般采用单点温度计测量法、激光诱导荧光法(LIF)、可调谐半导体激光法(TDLAS)等,单点温度计测量法测量数据较离散、LIF设备应用复杂、TDLAS仪器设备价格昂贵。因此针对传统测量方法所存在的问题,提出了纹影测量法。首先需要纹影系统对温度场进行纹影成像,得到正确的纹影图像;根据纹影图像求得截面的折射率分布;根据折射率分布算得温度场分布,实现对温度场的测量。纹影测量法是一种非接触、高精度的测量方法,且无需特殊的激光收发装置。实验证明该方法可有效地应用于实验室微型涡喷发动机尾喷区域温度场的测量,可进一步为航空发动机的状态监测提供支持。     

多摄像机空间交会动态测量中遮挡问题的研究

遮挡问题是现有多摄像机测量网络在进行空间交会测量时存在的一个重要问题。当测量过程中有遮挡发生时,某些特征点可能仅能被一个像机观测到,传统的前方交会测量方法将不再可行。为了解决这一问题,通过特征点的几何约束来求解特征点位在全局坐标系下的粗略位置作为进一步迭代优化的初值,并根据可用的特征点(可以是能被所有像机观测到,也可以是仅被部分像机观测到)的多光线约束来建立最优化目标函数,通过迭代算法最终解算得出被测目标可靠的位置姿态。实验结果表明,该方法在解决实际应用中遮挡问题的同时,也能提供较高的测量精度。     

基于编码测棒的单目视觉测量系统

为了提高单目视觉测量系统的精度,提出了一种基于编码测棒的单目视觉测量系统。该系统采用GSI编码点作为测棒上的特征点,首先用CCD像机对编码测棒一次成像,然后通过编码点特征位与编码位之间特定的约束关系对各个编码点分别进行姿态测量,最后根据最小二乘数据拟合和误差平均的数学思想实现测头的优化求解。在精密二维平移台上做了对比实验,实验结果表明,系统在1 000mm×500mm的测量区域中,实际测量的相对误差不超过6.3×104,系统的精度能满足工业中对大尺寸现场测量的要求。     

光学特征点亮度控制方法研究

针对用于空间大尺寸测量的单机视觉三维坐标测量系统的光学测棒的特征点亮度远程控制问题,提出了一种通过PC机的RS485串行接口控制的具有良好线性的光学测棒特征点亮度控制方案。介绍了方案的工作原理,根据光学特征点———红外发光二极管的光学特性,运用新型D/A转换器、运算放大器及三极管等构成可程序控制的恒流源电路,解决了发光二极管控制过程中的电流调整困难、工作过程中发热、管耗高等问题。实验证明该方法具有线性好,灵敏度高,反映速度快等优点,完全可以满足实际应用的要求。     

数字散斑亚像素小角位移测量的曲面拟合法

与传统测量方法相比,数字散斑相关法由于其目标特征单元网格划分的灵活性,能够更好地满足不同场合小角位移的测量需求。针对该方法亚像素小角位移测量的曲面拟合参数选择问题,研究了亚像素测量图像小角旋转前后的九点二次曲面拟合法,并根据计算机生成模拟散斑进行模拟实验分析,得到最佳误差效率优化条件下的曲面拟合法求解亚像素小角位移的最佳散斑尺寸3.5 pixel、计算窗口尺寸41×41 pixel和拟合窗口尺寸3×3 pixel。实验验证了上述测量参数的有效性,为进一步的曲面拟合法数字散斑成像角位移测量提供参考。     

基于GSI编码点的二维散斑测量技术研究

在摄影测量中,采用人工编码点可以有效提高测量精度.为了提高二维散斑测量的精度和效率,引入了一种有效的GSI(Geodetic Systems Incorporation)编码点.研究了GSI编码点对二维散斑测量精度和效率的影响,采用亚像素搜索和曲面拟合相结合的方法进行数据处理,并对结果进行了分析.实物实验中引入编码标志点,降低了测量误差,提高了计算效率.