一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法技术

一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法。其包括建立飞机蒙皮小型损伤定位系统；对摄像机进行标定；在飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型标记点；利用摄像机对破损部位进行拍摄；对拍摄的原始图像进行亚像素级处理，得到标记点的像素边缘；从像素边缘中提取出六边形边界点；根据六边形边界点计算出经过标记点中心的直线及该直线的交点坐标；根据标记点的交点坐标计算出标记点的实际中心位置等步骤。本发明专利技术能实现飞机蒙皮表面标记点间的特征对比与匹配，进而实现对飞机蒙皮破损部位的精确检测。其意义在于利用圆的内接正六边形蜂巢模型的无限与无缝隙外扩性来进行定位设计，以达到飞机蒙皮破损检测的高匹配效率、高检测精度。

A Small Damage Location Method for Aircraft Skin Based on Honeycomb Model

【技术实现步骤摘要】
一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法
本专利技术属于视觉标定测量
，特别是涉及一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法。
技术介绍
飞机蒙皮是包围在机身骨架外的围型结构，用粘接剂、铆钉或者螺丝固定于骨架上，飞机蒙皮除了形成和维持飞机的启动外形以外，还需要承受局部气动力。但由于飞机蒙皮长期暴露在空气中，因此是飞机结构中极易产生损伤的结构，在航空史上由于飞机蒙皮损伤而造成的飞机事故屡见不鲜。由于飞机的运行环境恶劣，除正常飞行带来的疲劳损伤外，还有由于环境因素导致的结构腐蚀等，这些缺陷的产生对飞机蒙皮结构的完整性产生了破坏，从而引起结构强度的下降，对于飞行存在一定的安全性隐患。疲劳裂纹对飞机结构强度的影响很大，是导致民用航空器结构发生灾难性破坏的主要原因，所以需定期对飞机蒙皮进行结构检测与修理，以保证飞行安全。但是在对飞机蒙皮进行损伤检测的过程中，对飞机蒙皮复杂曲面的破损点的检测定位成为关键的一步。无损检测(Non-DestructiveTesting，简称NDT)是一门新兴的综合性应用科学。其通过对物理和化学相关理念的运用，可以实现对各种工业产品、工程材料以及零部件等进行有效的检测和测试，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性及力学、物理性能等，同时不改变被检测对象的状态和使用性能。由于无损检测具有不破坏试件就可以对其进行百分之百的检测等一系列优点，因而在很多领域上得到了重视并迅速发展。飞机蒙皮的检测要求达到较高的检测灵敏度和较高的缺陷查出概率，也就是要求以较高的检出概率查出较小的缺陷。基于无损检测的不改变检测对象的状态和使用性能优点，利用立体视觉测试技术能够有效地对飞机蒙皮的小型损伤进行检测，该技术不仅适用于对此类大型工件的非接触测量，而且其自动化程度高，针对性强。而在对飞机蒙皮进行损伤检测的过程中，对飞机蒙皮复杂曲面的破损点的检测定位成为关键的一步。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)建立飞机蒙皮小型损伤定位系统；所述的系统包括测量旋转台、两个摄像机、同步频闪控制装置和计算机；其中：测量旋转台为放置待检测的飞机蒙皮的可控旋转平台；摄像机为包含照明光源和摄像头的图像采集装置，两个摄像机分别置于测量旋转台的两侧上方，且摄像机镜头对准待检测的飞机蒙皮；同步频闪控制装置为图像采集同步控制装置，分别与两个摄像机相连接，用于实现两个摄像机的图像同步采集；计算机分别与两个摄像机及测量旋转台相连接，通过两个摄像机采集待检测的飞机蒙皮的图像信息并进行处理，并控制测量旋转台的旋转速度；步骤2)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定；步骤3)在待检测的飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型标记点；步骤4)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的两个摄像机对待检测的飞机蒙皮上的破损部位进行拍摄，获得原始图像；步骤5)对上述拍摄的原始图像进行亚像素级处理，得到标记点的像素边缘；步骤6)从上述像素边缘中提取出六边形边界点；步骤7)根据上述六边形边界点计算出经过标记点中心的直线以及该直线的交点坐标；步骤8)根据上述标记点的交点坐标计算出标记点的实际中心位置。在步骤1)中，所述的摄像机采用高速CCD相机。在步骤2)中，所述的利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定的方法为非参数模型校准方法，结合摄像机成像原理及垂线法，直接建立空间不同方位与相面位置的对应关系，通过将成像平面细化分割，利用插值解算得到任意被测未知点的偏移量，从而得到高精度标定结果。在步骤3)中，所述的在待检测的飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型标记点的方法是在待检测的飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型的标记点，所述的标记点采用正六边形反光标记点，由多个正六边形反光标记点构成蜂巢模型。在步骤5)中，所述的对上述拍摄的原始图像进行亚像素级处理，得到标记点的像素边缘的方法是：对步骤4)采集得到的原始图像进行二值化以及形态学处理，再采用自适应中值滤波的方法滤除噪声，从而得到标记点的像素边缘。在步骤6)中，所述的从上述像素边缘中提取出六边形边界点的方法是：对步骤5)中经过亚像素级处理得到的像素边缘进行灰度加权计算得到边缘灰度值，从而提取出正六边形反光标记点的中心坐标；并且对于每个像素边缘点，沿着该点到正六边形反光标记点中心的方向计算出径向灰度梯度，然后通过灰度加权质心算法求得六边形边界点。在步骤7)中，所述的根据上述六边形边界点计算出经过标记点中心的直线以及该直线的交点坐标的方法是：由于边界点符合外接圆投影形成的椭圆曲线的性质，所以利用椭圆拟合与正六边形对角线所在的直线的交点得到方程，计算出经过正六边形反光标记点中心的直线以及该直线的交点坐标。在步骤8)中，所述的根据上述标记点的交点坐标计算出标记点的实际中心位置的方法是根据调和共轭原理和交比不变性计算出标记点的实际中心位置。本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法能够实现飞机蒙皮表面标记点间的特征对比与匹配，进而实现对飞机蒙皮破损部位的精确检测。其意义在于利用圆的内接正六边形蜂巢模型的无限与无缝隙外扩性来进行定位设计，以达到飞机蒙皮破损检测的高匹配效率、高检测精度，而且计算量小、计算过程简单。若使用双目匹配方法，则更加方便，效果更加突出。附图说明图1为本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法所采用的飞机蒙皮小型损伤定位系统结构示意图。图2为本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法流程图。图3为正六边形蜂巢模型示意图。图4为圆形内接正六边形的投影示意图。图5为正六边形中某一对角线的交比不变性原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法进行详细说明。如图1、图2所示，本专利技术提供的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法包括按顺序执行的下列步骤：步骤1)建立如图1所示的飞机蒙皮小型损伤定位系统；所述的系统包括测量旋转台1、两个摄像机2、同步频闪控制装置3和计算机4；其中：测量旋转台1为放置待检测的飞机蒙皮5的可控旋转平台；摄像机2为包含照明光源和摄像头的图像采集装置，两个摄像机2分别置于测量旋转台1的两侧上方，且摄像机镜头对准待检测的飞机蒙皮5；同步频闪控制装置3为图像采集同步控制装置，分别与两个摄像机2相连接，用于实现两个摄像机2的图像同步采集；计算机4分别与两个摄像机2及测量旋转台1相连接，通过两个摄像机2采集待检测的飞机蒙皮5的图像信息并进行处理，并控制测量旋转台1的旋转速度；步骤2)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定；将上述系统中的两个摄像机2的主光轴夹角设定为60°；根据双目立体视觉原理，利用计算机4对两个摄像机2进行系统标定，获取其内外参数，得到摄像机投影矩阵；所述的对两个摄像机2进行系统标定的方法为非参数模型校准方法，结合摄像机成像原理及垂线法，直接建立空间不同方位与相面位置的对应关系，通过将成像平面细化分割，利用插值解算得到任意被测未知点的偏移量，从而得到高精度标定结果。步骤3)在待检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法，其特征在于：所述的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)建立飞机蒙皮小型损伤定位系统；所述的系统包括测量旋转台(1)、两个摄像机(2)、同步频闪控制装置(3)和计算机(4)；其中：测量旋转台(1)为放置待检测的飞机蒙皮(5)的可控旋转平台；摄像机(2)为包含照明光源和摄像头的图像采集装置，两个摄像机(2)分别置于测量旋转台(1)的两侧上方，且摄像机镜头对准待检测的飞机蒙皮(5)；同步频闪控制装置(3)为图像采集同步控制装置，分别与两个摄像机(2)相连接，用于实现两个摄像机(2)的图像同步采集；计算机(4)分别与两个摄像机(2)及测量旋转台(1)相连接，通过两个摄像机(2)采集待检测的飞机蒙皮(5)的图像信息并进行处理，并控制测量旋转台(1)的旋转速度；步骤2)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定；步骤3)在待检测的飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型标记点；步骤4)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的两个摄像机对待检测的飞机蒙皮上的破损部位进行拍摄，获得原始图像；步骤5)对上述拍摄的原始图像进行亚像素级处理，得到标记点的像素边缘；步骤6)从上述像素边缘中提取出六边形边界点；步骤7)根据上述六边形边界点计算出经过标记点中心的直线以及该直线的交点坐标；步骤8)根据上述标记点的交点坐标计算出标记点的实际中心位置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法，其特征在于：所述的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)建立飞机蒙皮小型损伤定位系统；所述的系统包括测量旋转台(1)、两个摄像机(2)、同步频闪控制装置(3)和计算机(4)；其中：测量旋转台(1)为放置待检测的飞机蒙皮(5)的可控旋转平台；摄像机(2)为包含照明光源和摄像头的图像采集装置，两个摄像机(2)分别置于测量旋转台(1)的两侧上方，且摄像机镜头对准待检测的飞机蒙皮(5)；同步频闪控制装置(3)为图像采集同步控制装置，分别与两个摄像机(2)相连接，用于实现两个摄像机(2)的图像同步采集；计算机(4)分别与两个摄像机(2)及测量旋转台(1)相连接，通过两个摄像机(2)采集待检测的飞机蒙皮(5)的图像信息并进行处理，并控制测量旋转台(1)的旋转速度；步骤2)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定；步骤3)在待检测的飞机蒙皮表面的破损部位布置蜂巢模型标记点；步骤4)利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的两个摄像机对待检测的飞机蒙皮上的破损部位进行拍摄，获得原始图像；步骤5)对上述拍摄的原始图像进行亚像素级处理，得到标记点的像素边缘；步骤6)从上述像素边缘中提取出六边形边界点；步骤7)根据上述六边形边界点计算出经过标记点中心的直线以及该直线的交点坐标；步骤8)根据上述标记点的交点坐标计算出标记点的实际中心位置。2.根据权利要求1所述的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的摄像机(2)采用高速CCD相机。3.根据权利要求1所述的基于蜂巢模型的飞机蒙皮小型损伤定位方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的利用上述飞机蒙皮小型损伤定位系统中的计算机对两个摄像机进行标定的方法为非参数模型校准方法，结合摄像机成像原理及垂线法，直接建立空间不同方位与相...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴军，李鑫，李雁玲，王科平，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津,12