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(cè)中一般采用加速度傳感器,激光位移計(jì)等,但是這些傳統(tǒng)的觀測(cè)技術(shù)存在著觀測(cè)信息為點(diǎn)狀,測(cè)定效率低,信息量和廣度有限的問題,因此需要對(duì)膜結(jié)構(gòu)的觀測(cè)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(cè)量技術(shù),能獲得物體全場(chǎng)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(cè)量物體變形上的優(yōu)勢(shì),通過形成雙目立體視覺技術(shù)觀測(cè)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(duì)實(shí)際測(cè)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(duì)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(duì)如何減小噪聲干擾,提高處理速度,對(duì)現(xiàn)有響應(yīng)觀測(cè)處理過程進(jìn)行改進(jìn)和補(bǔ)充:對(duì)相機(jī)標(biāo)定問題采用了Open CV平臺(tái)；對(duì)測(cè)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(shí)點(diǎn)的連續(xù)性識(shí)別；提出了采用基于基準(zhǔn)相片的排列匹配方法將測(cè)點(diǎn)像素坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)應(yīng)。由此形成了雙目立體視覺技術(shù)響應(yīng)觀測(cè)算法。

(2)根據(jù)所形成的雙目立體視覺的觀測(cè)算法,確定了觀測(cè)中所需要的硬件設(shè)備,完善了整個(gè)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(jì)算效率和自動(dòng)化程度；基于Matlab開發(fā)了可視化的雙目立體視覺觀測(cè)平臺(tái),將像素坐標(biāo)計(jì)算,三維位移計(jì)算以及全場(chǎng)結(jié)果計(jì)算三個(gè)過程集成了觀測(cè)平臺(tái),由此形成雙目立體視覺觀測(cè)系統(tǒng)。

(3)利用所形成的雙目立體視覺技術(shù)響應(yīng)觀測(cè)系統(tǒng),結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,針對(duì)膜結(jié)構(gòu)氣彈模型試驗(yàn),探討了可能的觀測(cè)方案。在此基礎(chǔ)上采用雙目立體視覺觀測(cè)系統(tǒng),對(duì)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(cè)系統(tǒng)的識(shí)別精度,適用范圍,對(duì)模型曲率變化的敏感性,同時(shí),給出了膜面的全場(chǎng)位移結(jié)果。