在某些無法采用常規(guī)CTS試驗方法確定投放物與載機能否安全脫離的試驗要求下,就需要采用光學測量的方法進行自由投放試驗獲得投放物與載機的分離過程,以判斷投放物是否能夠與載機安全分離.本文采用了一種基于SFM（Structure From Motion）算法的高速視頻測量方法,首先對模型表面標志點檢測并匹配,進而采用三角測量原理計算出模型質(zhì)心位置,實現(xiàn)了對自由投放亞音速風洞試驗中模型下落軌跡的捕捉和計算過程. 

【文章來源】：微電子學與計算機. 2019,36(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１試驗模型計算約束示意圖

２０１９年已知基線長度Ｂ和空間中的某一點Ｐ在左右圖像中的呈現(xiàn)位置ｍ１和ｍＴ，那么該點的深度信心可以根據(jù)下式：Ｂ－（ｍｌ－ｍｒ）Ｚ－ｆ＝ＺＢ，Ｚ＝ｆ·Ｂｍｌ－ｍｒ（６）測量出該空間點深度信息．此時某一點Ｍ在左右圖像中的呈現(xiàn)方程分別描述為ｍ１＝Ｐ１ｍ和ｍｒ＝Ｐｒｍ，將兩個方程聯(lián)立后采用極小二乘法求解即可得到該點在此雙目測量系統(tǒng)坐標系下的三維空間坐標位置．三角測量示意雙目坐標系示意圖２雙目測量原理示意圖在高速攝影相機安裝之后，我們采用張氏標定法來完成雙目測量系統(tǒng)的標定工作［１０］，并且可以采用Ｒａｎｓａｃ［１１］方法求解除左右圖像之間的投影矩陣Ｈ３×３，使得空間中的同一點分別在左圖像中的成像位置ｍＬ（ｕ，ｖ）和右圖像中的成像位置ｍＲ（ｕ，ｖ）滿足以下關系：ｕＬｖＬ熿燀燄１燅＝Ｈ３×３·ｕＲｖＲ熿燀燄１燅這樣就可以將同一時刻左右圖像中檢測到的標志點一一對應．試驗中使用的標定模板及標定結果如圖３所示．２．３二維試驗模型圖像特征提取為了捕獲模型在０．８５馬赫數(shù)下的高速運動過程，本文采用了Ｌｕｃａｓ－Ｋａｎａｄ［１２］光流法檢測出模型圖３雙目標定結果表面的標志點，既克服試驗段內(nèi)存在著漫反射、散射等干擾，又能夠準確地在圖像中識別出模型表面標志點位置．在相鄰兩幀之間根據(jù)光流約束方程Ｉｘｕ＋Ｉｙ·ｖ＋Ｉｔ＝０，根據(jù)時空信息導數(shù)Ｉｘ和Ｉｙ計算水平方向的光流信息ｕ

在高速攝影相機安裝之后，我們采用張氏標定法來完成雙目測量系統(tǒng)的標定工作［１０］，并且可以采用Ｒａｎｓａｃ［１１］方法求解除左右圖像之間的投影矩陣Ｈ３×３，使得空間中的同一點分別在左圖像中的成像位置ｍＬ（ｕ，ｖ）和右圖像中的成像位置ｍＲ（ｕ，ｖ）滿足以下關系：ｕＬｖＬ熿燀燄１燅＝Ｈ３×３·ｕＲｖＲ熿燀燄１燅這樣就可以將同一時刻左右圖像中檢測到的標志點一一對應．試驗中使用的標定模板及標定結果如圖３所示．２．３二維試驗模型圖像特征提取為了捕獲模型在０．８５馬赫數(shù)下的高速運動過程，本文采用了Ｌｕｃａｓ－Ｋａｎａｄ［１２］光流法檢測出模型圖３雙目標定結果表面的標志點，既克服試驗段內(nèi)存在著漫反射、散射等干擾，又能夠準確地在圖像中識別出模型表面標志點位置．在相鄰兩幀之間根據(jù)光流約束方程Ｉｘｕ＋Ｉｙ·ｖ＋Ｉｔ＝０，根據(jù)時空信息導數(shù)Ｉｘ和Ｉｙ計算水平方向的光流信息ｕ和豎直方向的光流信息ｖ．根據(jù)Ｌｕｃａｓ－Ｋａｎａｄｅ算法思想，在ｔ時刻圖像中的像素位置Ｐ，根據(jù)圖像灰度梯度變化的一致性，在其相鄰的連通區(qū)域內(nèi)的所有像素ｑ１，ｑ２，ｑ３，…，ｑｎ滿足以下方程關系：Ｉｘ（ｑ１）＋Ｉｙ（ｑ１）＋Ｉｔ（ｑ１）＝０Ｉｘ（ｑ２）＋Ｉｙ（ｑ２）＋Ｉｔ（ｑ２）＝０Ｉｘ（ｑ３）＋Ｉｙ（ｑ３）＋Ｉｔ（ｑ３）＝０?Ｉｘ（ｑｎ）＋Ｉｙ（ｑｎ）＋

【參考文獻】：
期刊論文
[1]內(nèi)埋武器高速投放風洞試驗技術[J]. 薛飛,金鑫,王譽超,楊益農(nóng).  航空學報. 2017(01)
[2]風洞模型位移光學測量技術應用綜述[J]. 周述光,溫渝昌,金啟剛.  實驗流體力學. 2009(02)



本文編號：3103578