膜結(jié)構(gòu)氣彈模型試驗(yàn)是研究膜結(jié)構(gòu)氣彈效應(yīng)最常用的手段,在現(xiàn)有的膜結(jié)構(gòu)響應(yīng)觀測中一般采用加速度傳感器,激光位移計等,但是這些傳統(tǒng)的觀測技術(shù)存在著觀測信息為點(diǎn)狀,測定效率低,信息量和廣度有限的問題,因此需要對膜結(jié)構(gòu)的觀測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。而雙目立體視覺技術(shù)作為一種非接觸測量技術(shù),能獲得物體全場的信息,信息量大,已在航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

本文的研究主要是利用雙目立體視覺技術(shù)在測量物體變形上的優(yōu)勢,通過形成雙目立體視覺技術(shù)觀測系統(tǒng),并將該系統(tǒng)運(yùn)用于膜結(jié)構(gòu)氣彈試驗(yàn)中,針對實(shí)際測量中的相關(guān)問題開展了研究工作。

主要內(nèi)容如下:

(1)基于雙目立體視覺技術(shù)的基本數(shù)學(xué)模型,通過明確世界坐標(biāo)系,對雙目立體視覺技術(shù)的坐標(biāo)變換方程進(jìn)行了改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上,圍繞著求解坐標(biāo)變換方程,針對如何減小噪聲干擾,提高處理速度,對現(xiàn)有響應(yīng)觀測處理過程進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充:對相機(jī)標(biāo)定問題采用了Open CV平臺；對測點(diǎn)像素坐標(biāo)的獲取進(jìn)行了優(yōu)選、改進(jìn)和補(bǔ)充；提出了八鄰域像素點(diǎn)連續(xù)跟蹤用以解決標(biāo)識點(diǎn)的連續(xù)性識別；提出了采用基于基準(zhǔn)相片的排列匹配方法將測點(diǎn)像素坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)。由此形成了雙目立體視覺技術(shù)響應(yīng)觀測算法。

(2)根據(jù)所形成的雙目立體視覺的觀測算法,確定了觀測中所需要的硬件設(shè)備,完善了整個軟件系統(tǒng),并將軟件系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為人機(jī)交互界面:借助Open CV開發(fā)了標(biāo)定模塊,提高了計算效率和自動化程度；基于Matlab開發(fā)了可視化的雙目立體視覺觀測平臺,將像素坐標(biāo)計算,三維位移計算以及全場結(jié)果計算三個過程集成了觀測平臺,由此形成雙目立體視覺觀測系統(tǒng)。

(3)利用所形成的雙目立體視覺技術(shù)響應(yīng)觀測系統(tǒng),結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,針對膜結(jié)構(gòu)氣彈模型試驗(yàn),探討了可能的觀測方案。在此基礎(chǔ)上采用雙目立體視覺觀測系統(tǒng),對典型膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同風(fēng)速,不同模型形式的氣彈試驗(yàn),確定了觀測系統(tǒng)的識別精度,適用范圍,對模型曲率變化的敏感性,同時,給出了膜面的全場位移結(jié)果。

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