基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，在所述的装置中，运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态，参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数，参数计算模块用于根据标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。本发明专利技术不会对卫星太阳帆板的运动产生干扰，还能够对卫星工作的电磁环境具有抗干扰能力，具有安装及计算过程简洁、计算速度较快的特点，还可用于计算太阳能帆板挠性运动参数，不仅计算精度较高，而且能够保证各个标志点的参数一致性。

Device and method for measuring flexible motion parameters of satellite solar array based on binocular stereo vision

The invention provides a satellite flexible solar array motion parameter measuring device and method based on binocular stereo vision, in the device, motion simulation module for flexible motion marked by a predetermined number of points set in the simulation of flexible solar array of satellite solar panels, parameter acquisition module is used for the flexible motion state parameters two an image acquisition unit flexible panels feature points on the parameter calculation module is used according to the flexible motion state parameters of mark points obtained flexible motion parameters of the satellite solar array. The invention of the motion of satellite solar panels will not interfere, but also can work with electromagnetic environment on satellite anti-jamming capability, with the installation and the calculation process is simple, high speed of computation, but also can be used to calculate the motion parameters of flexible solar panels, not only high precision, but also can ensure each symbol parameter consistency point.

【技术实现步骤摘要】
基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法
本专利技术涉及一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，属于航天器参数测量

技术介绍
现有的卫星太阳能帆板挠性运动参数测量装置主要采用压电传感器、加速度传感器、光栅和机器视觉四种方法进行测量。例如，压电传感器测量装置是将压电传感器贴于卫星帆板两侧，当传感器中的电介质随帆板形变而受到压力时，会产生对应的电信号，根据电信号的大小来估计帆板挠性运动参数。由于采用多压电片测量帆板形变，对粘贴的精度要高，并且要求每片压电陶瓷片的参数一致，对压电片和粘贴提出了精度和一致性的要求，安装和应用不方便，尤其是对于大型柔性结构，使压电片布满整个结构并不容易实现。又如，加速度传感器测量装置采用帆板采集节点处理器来监测帆板振动的方法。该处理器由加速度传感器、通道开关、A/D变换电路组成，其监测数据精度由A/D转换电路变换电路的位数决定。由于加速度传感器自身缺陷有易受电磁干扰和温度噪声影响，测量探头结构复杂、体积大以及布置空间易受限制。再如，光栅测量装置中的纤芯内含有永久性空间相位光栅，当光栅受到拉伸、挤压及热变形时，检测光栅反射信号的变化。但光纤光栅作为振动传感器具有中心反射波长随温度发生漂移的问题，需要严格的温度补偿，以及精密的长度控制。同时，太阳帆板固有的冷胀热缩特性钳制了光纤光栅性能的提高。最后，机器视觉测量装置采用摄像机或相机采集太阳帆板图像，提取图像特征，根据视觉成像几何关系计算太阳帆板上某物点的空间位置。但在已有的计算机视觉太阳帆板振动方法中，单目视觉对光标安装位置和形状有具体要求，超出其限制则无法求得振动信息；双目视觉方法需要根据内、外参数标定，以确定两台摄像机之间的相对坐标关系，在此基础上实时解算标志点三维坐标，计算模型复杂，精度要求高。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置及方法，以解决现有的卫星太阳帆板挠性运动参数测量存在的计算精度较低、计算速度较慢、参数的一致性较差以及计算装置和测量装置的结构较复杂的问题，为此本专利技术采用如下的技术方案：基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置，包括：运动模拟模块、参数采集模块和参数计算模块；所述运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；所述参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集所述挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数；所述参数计算模块用于根据所述标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量方法，包括：将两个图像采集单元的成像面位于同一平面上，以一个图像采集单元的坐标系为世界坐标系；确定两个所述图像采集单元之间的基线距离以及通过对所述图像采集单元进行标定以获得畸变参数；通过两个所述图像采集单元实时采集预定数量的标志点的图像，并将两幅所述图像输出；根据所述畸变参数对两幅所述图像进行畸变校正；对经过畸变校正的图像进行二值化、特征提取和亚像素定位，以获取所述标志点在两幅所述图像中各自的图像物理坐标系的三维坐标；根据所述图像物理坐标系的三维坐标计算获得两个所述图像采集单元的视差；根据所述基线距离、所述图像物理坐标系的三维坐标和所述视差计算获得所述标志点在世界坐标系中的三维空间坐标。本专利技术采用非接触的方式进行参数采集及处理，不会对卫星太阳帆板的运动产生干扰，还能够对卫星工作的电磁环境具有抗干扰能力；参数采集过程中采用的两个图像采集单元在系统搭建过程中只需要进行一次内参数标定，测量过程中无需进行标定，具有安装及计算过程简洁、计算速度较快的特点；通过计算获得的图像物理坐标系的三维坐标能够确定卫星太阳能帆板上的所有标志点的实时三维空间坐标，可用于计算太阳能帆板挠性运动参数，不仅计算精度较高，而且能够保证各个标志点的参数一致性。附图说明图1为本专利技术所述的基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置的结构示意图。图2为运动模拟模块的结构示意图。图3为本专利技术所述的基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量方法的流程示意图。图4为本专利技术所述另一基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量方法的流程示意图。图5为实施例一中的世界坐标系、图像采集坐标系和图像物理坐标系之间的关系示意图。图6为实施例一中的图像像素坐标系与图像物理坐标系之间的关系示意图。图7为实施例一中的双目视觉测量原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合图1和图2所示，本具体实施方式提出的基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置包括：运动模拟模块10、参数采集模块20和参数计算模块30；运动模拟模块10用于通过设置在挠性帆板11上的预定数量的标志点12模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；参数采集模块20用于通过两个图像采集单元21采集挠性帆板11上的标志点12的挠性运动状态参数；参数计算模块30用于根据标志点12的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。可选的，结合图1和图2所示，运动模拟模块10包括挠性帆板11、固定支架13和预定数量的标志点12，挠性帆板11通过固定支架13与卫星固定装置40连接，预定数量的标志点12以预定间隔设置在挠性帆板11上。可选的，结合图1所示，每个图像采集单元21的光轴平行，成像面在一个平面上。可选的，结合图1所示，参数采集模块20还包括两个辅助光源22，每个辅助光源22分别为一个图像采集单元21提供照明，以使挠性帆板11在运动到最大振幅时也能够使所有标志点12在每个图像采集单元21的视场范围内。可选的，标志点12采用反光膜式标志点，并粘贴在挠性帆板11上。标志点12的几何形状为圆形，其数量可根据所述太阳能帆板的长度以及测量精度的要求进行调整。可选的，结合图1所示，参数采集模块20还包括基座23，基座23用于固定两个图像采集单元21和两个辅助光源22。可选的，结合图1所示，参数计算模块30包括信号转换单元31和参数计算单元32，信号转换单元31用于将参数采集模块20采集的图像信号转换为数字信号并发送，参数计算单元32用于接收并根据所述数字信号计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。可选的，参数计算单元32包括坐标计算子单元，所述坐标计算子单元用于根据预定标志点12在参数采集模块20所在的世界坐标系中的三维坐标计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。结合图3所示，本具体实施方式提出的基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量方法包括：步骤31，将两个图像采集单元的成像面位于同一平面上，以一个图像采集单元的坐标系为世界坐标系；步骤32，确定两个所图像采集单元之间的基线距离以及通过对图像采集单元进行标定以获得畸变参数；步骤33，通过两个图像采集单元实时采集预定数量的标志点的图像，并将两幅图像输出；步骤34，根据畸变参数对两幅图像进行畸变校正；步骤35，对经过畸变校正的图像进行二本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置，其特征在于，包括：运动模拟模块、参数采集模块和参数计算模块；所述运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；所述参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集所述挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数；所述参数计算模块用于根据所述标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。

【技术特征摘要】
1.基于双目立体视觉的卫星太阳帆板挠性运动参数测量装置，其特征在于，包括：运动模拟模块、参数采集模块和参数计算模块；所述运动模拟模块用于通过设置在挠性帆板上的预定数量的标志点模拟卫星太阳帆板的挠性运动状态；所述参数采集模块用于通过两个图像采集单元采集所述挠性帆板上的标志点的挠性运动状态参数；所述参数计算模块用于根据所述标志点的挠性运动状态参数计算获得所述卫星太阳帆板的挠性运动参数。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动模拟模块包括挠性帆板、固定支架和预定数量的标志点，所述挠性帆板通过所述固定支架与卫星固定装置连接，所述预定数量的标志点以预定间隔设置在所述挠性帆板上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述图像采集单元的成像面位于同一平面。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述参数采集模块还包括两个辅助光源，每个所述辅助光源分别为一个所述图像采集单元提供照明。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述标志点采用反光膜式标志点。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述参数采集模块还包括基座，所述基座用于固定两个所述图像采集单元和两个所述辅助光源。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参数计算模块包括信号转换单元和参数计算单元，所述信号转换单元用于将所述参数采集模块采集的图像信号转换为数字信号并发送，所述参数计算单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，夏红伟，王常虹，张年，马广程，考永贵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23