本文關(guān)鍵詞： CUDA 雙目視覺 旋翼槳葉 編碼標(biāo)記點(diǎn) 旋翼坐標(biāo)系 擺振角測量　出處：《南昌航空大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)不僅是旋翼設(shè)計(jì)階段非常重要的性能評估指標(biāo),也是直升機(jī)日常維護(hù)的重要檢測項(xiàng)目,直接影響直升機(jī)的安全性、可靠性。針對基于立體視覺的直升機(jī)旋翼槳葉擺振角測量CPU串行算法效率不高的問題,利用圖像處理單元(GPU)并行計(jì)算技術(shù),開展了基于CUDA統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)的直升機(jī)旋翼槳葉擺振角快速測量方法研究,主要研究內(nèi)容和研究成果如下:(1)構(gòu)建了基于CUDA的直升機(jī)旋翼槳葉擺振角快速測量系統(tǒng),主要分為硬件和軟件兩個(gè)子系統(tǒng)。硬件子系統(tǒng)主要包括PC機(jī)、Cameralink攝像機(jī)、Cameralink圖像采集卡、倍頻器、LED光源等,根據(jù)擺振角測量系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求,進(jìn)行硬件功能模塊設(shè)計(jì)和主要設(shè)備的選型;軟件子系統(tǒng)主要包括旋翼圖像采集、雙目攝像機(jī)標(biāo)定、圖像預(yù)處理、基于CUDA的標(biāo)記點(diǎn)快速檢測、標(biāo)記點(diǎn)解碼匹配、擺振角計(jì)算等功能模塊,構(gòu)建了擺振角測量軟件開發(fā)框架,編程實(shí)現(xiàn)了各個(gè)軟件模塊。(2)提出了一種基于CUDA的標(biāo)記點(diǎn)快速檢測算法。首先,對算法中最耗時(shí)的圖像去噪、閾值分割、連通域標(biāo)記、邊緣檢測等部分進(jìn)行并行化設(shè)計(jì);然后,采用多層次并行策略將大量密集運(yùn)算分配到不同的圖像處理單元上并行執(zhí)行,利用共享內(nèi)存和共享寄存器加速數(shù)據(jù)訪問;最后,通過不同像素大小的旋翼槳葉圖像測量實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該方法執(zhí)行效率明顯高于CPU串行方法,可滿足旋翼槳葉擺振角快速測量的要求。(3)提出了一種直升機(jī)旋翼槳葉擺振角測量方法。首先,采用張正友攝像機(jī)標(biāo)定方法對雙目攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定;其次,采集直升機(jī)旋翼槳葉圖像,對標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行檢測、解碼及匹配,得到左右圖像標(biāo)記點(diǎn)二維像素坐標(biāo);再次,計(jì)算旋翼槳葉所有標(biāo)記點(diǎn)三維坐標(biāo);最后,在旋翼坐標(biāo)系下根據(jù)旋翼槳葉擺振角角定義實(shí)現(xiàn)擺振角的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,標(biāo)記點(diǎn)三維信息測量誤差小于2 mm,測量的擺振角大小穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了高精度、高效的測量。
[Abstract]:Helicopter rotor blade motion parameter is not only a very important performance evaluation index in the rotor design stage, but also an important test item of helicopter daily maintenance, which directly affects the helicopter safety. Reliability. Aiming at the low efficiency of CPU serial algorithm for measuring rotor blade swing angle of helicopter based on stereo vision, the parallel computing technology of image processing unit (GPU) is used. The research on the rapid measurement method of rotor blade shimmy angle based on CUDA unified computing equipment architecture is carried out. The main research contents and results are as follows: 1) A rapid measurement system of helicopter rotor blade shimmy angle based on CUDA is constructed. The hardware subsystem mainly consists of PC camera camera camera. The software subsystem mainly includes rotor image acquisition, binocular camera calibration, image preprocessing, fast detection of mark points based on CUDA, tag point decoding and matching. In this paper, a software development framework for measuring shimmy angle is constructed, and a fast detection algorithm based on CUDA is proposed. Firstly, the most time-consuming image denoising algorithm is proposed. Threshold segmentation, connected domain marking, edge detection and other parts are designed in parallel, and then a large number of intensive operations are assigned to different image processing units for parallel execution by multi-level parallel strategy. The shared memory and register are used to accelerate the data access. Finally, the experimental results of rotor blade image measurement with different pixel sizes show that the efficiency of this method is obviously higher than that of CPU serial method. This paper presents a method to measure the swing angle of helicopter rotor blade. Firstly, the camera calibration method of Zhang Zhengyou is used to calibrate the binocular camera. Collect helicopter rotor blade image, detect, decode and match the mark points, get the 2-D pixel coordinates of left and right image marking points; third, calculate the three-dimensional coordinates of all marking points of rotor blades; finally, The measurement of the swing angle is realized in the rotor coordinate system according to the definition of the angle of the rotor blade. The experimental results show that the measuring error of the three dimensional information of the marked point is less than 2 mm, and the measured value of the swing angle is stable, which realizes the high precision and high efficiency measurement.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V275.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1555090