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立式风洞尾旋测量系统研制

作　者: 蒋敏
导　师: 王宏强；李明水
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 风洞试验 尾旋试验 模型姿态测量 视频测量技术 图像处理 标记识别
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要


φ5米立式风洞是填补国内空白的第一座立式风洞,其配套的尾旋测量系统采用先进的视频测量技术,实现了尾旋模型试验的非侵入式、非接触式测量,实现了尾旋模型六自由度复杂运动的尾旋运动参数的自动测量与处理。本文围绕尾旋测量系统研制的内容,研究了视频测量技术中的照明、摄像机标定方法、标记点遮挡与识别、姿态参数计算等内容,主要包括:1.由于所用摄像头为60帧/秒高速摄像头,普通照明方式会产生严重的频闪效应。本系统采用三相供电的组合照明方式,很好地解决了频闪问题。2.实现了基于移动平面模板的摄像机标定,标定结果的像元误差降低到了0.1个象素。3.通过设置不同特征的几套标记点,并且标记点有一定冗余。成功解决了由于模型旋转运动产生的标记遮挡问题。4.采用自适应阈值的方法解决了标记点丢失的问题。模型与相机相对位置的差别会造成目标点图像的灰度差别很大。采用相同的阀值进行图像的二值化会丢失这些目标点。5.运用先减去背景再用亚象素的灰度形心算法确定标记点的中心点位置,使标记点定位精度达到0. 1个象素。6.针对不同的标记点交汇情况设计了不同的模型姿态参数法算,通过图像识别出的标记点,判断标记点的交汇情况,根据交汇情况选择最佳的法算实现模型姿态参数的计算。7.系统调试过程及调试结果以及系统应用情况,系统通过实验室动静态调试后,各项性能指标满足设计要求,并在风洞成功投入使用。

全文目录


目录  4-6
图目录  6-8
表目录  8-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
专用术语与缩略词说明  11-12
符号索引  12-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 引言  13
  1.2 飞机尾旋运动简介  13-14
  1.3 尾旋测量技术概述  14-16
  1.4 本课题立题依据与研究的主要内容  16-17
第二章 尾旋测量系统设计  17-24
  2.1 引言  17
  2.2 测量系统方案  17-24
    2.2.1 系统硬件设计  18
    2.2.2 CCD选型  18-19
    2.2.3 系统硬件配置  19-20
    2.2.4 系统照明  20-22
    2.2.5 系统布置  22
    2.2.6 模型上标记点设置  22-24
第三章 图像处理及模型运动参数计算  24-40
  3.1 图像采集  24
  3.2 图像预处理和图像分割  24
  3.3 标记识别  24-25
  3.4 标记点定位  25-26
  3.5 CCD 标定  26-31
    3.5.1 CCD 标定简介  26-28
    3.5.2 单相机的定标  28-29
    3.5.3 双相机的实测定标  29-30
    3.5.4 定标参数的实现  30-31
  3.6 模型运动参数计算  31-40
    3.6.1 确定一个物点的空间实测坐标  32-33
    3.6.2 标记点的组合  33-34
    3.6.3 飞机姿态计算  34-36
    3.6.4 求旋转角  36-40
第四章 系统软件设计  40-52
  4.1 系统软件总体构成  40
  4.2 图像采集模块  40-42
  4.3 图像预处理和图像分割  42-43
  4.4 标记识别模块和定位  43-46
  4.5 标定及计算模块  46-52
    4.5.1 程序结构  46-48
    4.5.2 标定  48-50
    4.5.3 主计算模块  50-52
第五章 系统地面调试  52-75
  5.1 引言  52
  5.2 调试方法  52
  5.3 调试状态  52-57
    5.3.1 测量系统的放置  52-53
    5.3.2 模型飞机上的特征标识设置  53-56
    5.3.3 模型姿态及旋转速度  56-57
  5.4 调试结果  57-68
    5.4.1 标定  57
    5.4.2 数据处理及误差分析  57-62
    5.4.3 试验数据的处理和误差分析  62-68
  5.5 立式风洞尾旋试验结果  68-75
第六章 结论与展望  75-77
  6.1 全文研究总结  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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