1 电子科技大学航空航天学院, 四川 成都 611731
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
基于紫外诱导荧光的油膜厚度测量方法已被广泛应用于风洞油流实验,但在动态风洞实验中,承载荧光油膜的模型的位姿变化将会影响油膜厚度测量的精度。在紫外激发光源一次照明与油膜直接成像场景中,对模型位姿变化带来的成像荧光强度误差进行了理论及实验分析。研究了当被测模型发生平移和倾斜时,模型表面的辐照特性、接收荧光强度及成像接收荧光强度的变化,并利用成像荧光强度误差来表征油膜厚度测量精度。分析结果表明,当模型平移时,油膜厚度测量误差与平移距离有关,平移距离越大,误差越大。当模型小角度(-4°~4°)倾斜时,油膜厚度测量的相对误差小于1%。
测量 紫外诱导荧光 荧光强度 油膜测厚 模型位姿变化 误差分析 光学学报
2021, 41(23): 2312004
1 西华大学 电气与电子信息学院， 成都60039
2 中国空气动力研究与发展中心 高速空气动力研究所，四川绵阳61000
为了提高平面、近平面和近线等奇异构型目标点的位姿估计精度和稳定性，提出了面向奇异构型目标点分布的位姿估计算法。首先，选择距离最远的两个点作为基本目标点，将n点划分为n-2个三点子集。其次，根据三点子集的几何关系构建辅助点，旨在增加透射相似三角形法的几何约束，进而求得较为准确的相机位姿初值。最后，结合EPnP算法和高斯牛顿算法进行迭代优化，通过奇异值分解求得最终位姿。测量实验结果表明，当平面目标点数n=4时，正交迭代算法、EPnP算法和IEPnP算法的像方平均重投影误差分别为0.062 mm、0.324 mm和 2.238 mm，本文算法的像方平均重投影误差为0.003 mm，有效提高了奇异构型下目标点的位姿估计精度和稳定性。
机器视觉 位姿估计 PnP问题 透视投影 Machine vision Pose estimation PnP problem Perspective projection
1 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所, 四川 绵阳 621000
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621000
在相机位姿估计的实际应用中,参考点的坐标数据不可避免地包含了测量误差,其量值大小通常不会完全一致,如果不区别测量误差直接进行相机位姿估计,将可能导致估计结果与真值相差甚远。为此,在广泛应用的正交迭代算法基础上,提出了相机位姿估计的加权正交迭代算法,该方法以加权共线误差为目标函数,根据像面重投影误差确定权重系数取值,优化相机位姿估计结果,具有精度高、稳健性好等优点,且满足全局收敛条件。数值仿真实验与风洞迎角实验的结果表明,本文算法更加有效,能够抑制不同程度测量误差对相机位姿估计结果的影响,所得结果明显优于正交迭代算法,具有较强的工程实用价值。
机器视觉 相机位姿估计 加权正交迭代 全局收敛
1 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
在摄影测量和机器视觉领域，为了提高测量精度，必须对相机进行畸变校正。根据三维空间中的直线投影到图像平面也是直线的原理，提出了一种基于直线特征的摄像机非线性畸变校正方法。实验表明：随着直线条数的增加，当直线在CCD 上的分布均匀后，解得的非线性畸变参数稳定、正确。此方法既不需要成本较高的标定板，也不需要摄像机的外参数，仅需利用照片上若干直线，即可求得摄像机的畸变参数，进而对图像进行畸变校正，校正效果显著，具有一定的实用价值。
机器视觉 摄影测量 摄像机标定 直线特征 畸变校正 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 021502
1 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室, 四川 绵阳 621000
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
5点相对定向是摄影测量与机器视觉的经典问题，传统的5 点相对定向方法采用多项式求解技术，导致了解的多样性。为此，研究了基于前方交会约束的5 点相对定向方法，建立包含前方交会约束的同名像点共面条件方程，推导求解5点相对定向问题的最优化目标函数，并采用最小二乘广义逆法求解。非量测相机Nikon D80的8组5点相对定向实验结果表明，该方法仅利用5个同名像点即可获得两张像片的相对位置（相对定向）立体模型，在测量长度为0.92 m 的标尺三维(3D)长度时，其误差的标准不确定度为0.28±0.24 mm，与现有的5点算法相比，该方法无需排解即可确保5对同名射线对对相交，并且求解精度高，稳健性好，有实用价值。
机器视觉 五点算法 共面方程 相对定向 视频测量
1 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
各类高速飞行器所装备的光电成像探测与侦察系统、光电跟踪瞄准系统、定向能攻击**和光通讯系统，都需要开展气动光学波前畸变场测量与校正技术研究。为此，提出大幅面气动光学波前畸变场测量与重构方法，将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影中心出发穿过扰流区到人工点的光程差，并研究了Zernike多项式阶数与波前畸变重构精度的关系。2 m超声速风洞中某跨大气层飞行器模型实验结果表明：该方法可以定量测量波前畸变场，测得机头与机翼的斜激波所致的波前畸变结构正确。该方法光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源，为气动光学效应的测试及校正技术的研究提供了新途径。
测量 气动光学 波前畸变 波前重构 Zernike多项式 光学学报
2013, 33(10): 1012003
1 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室, 四川 绵阳 621000
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
由于制造和装配误差难以完全消除，导致摄像机的光学系统存在不同程度的非线性光学畸变现象。为此，利用不同视角采集图像上同名像点共面的基本原理，推导包含非线性畸变模型的共面条件方程，并采用最小二乘解的广义逆法求解非线性畸变参数，确保摄像机的自校正精度；因无需加工和维护成本很高的精密标定板，也不用制作高精度摄像机运动平台，仅通过自由拍摄方式就能够从多视角获得含6个以上编码点的图像，即可获得摄像系统的非线性畸变参数。因此，较传统的摄像机畸变校正方法而言，自校正过程简单快捷，成本低，多个实例证明技术的正确性与实用性。
机器视觉 摄像机标定 畸变系数 共面条件方程
