基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，包括步骤：一、建立三维直角坐标系；二、获取传递像机的外参数；三、获取测量摄机的外参数；四、获取测量摄机的内参数；五、非标志点的测量；六、多次重复步骤二至步骤五，直至完成对大型结构件一周的实时形变测量工作。本发明专利技术基于一台与测量像机相互固联的传递像机，通过传递像机与空间点间的实时位姿关系，求解出测量像机在移动测量过程中的实时外参数，在获取相邻时刻间像机位姿参数后，完成对测量像机内参数的实时求解，进而完成对结构件形变的实时监测，较好地克服了像机在移动测量过程中受到的环境扰动影响，并通过不同时刻间的坐标位置变化来判断该区域发生的形变。

Real time deformation monitoring method of large structure based on transfer camera

【技术实现步骤摘要】
基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法
本专利技术属于形变监测
，具体涉及一种基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法。
技术介绍
在大型结构件的损伤监测过程中，为有效提高损伤监测的效率和精度，往往利用移动视觉方法对结构件形变进行实时监测，近些年来，运用移动视觉方法对大型结构件进行损伤监测的研究较多，但大多研究方法在对结构件进行实时监测过程中，存在像机外参数求解误差较大、不考虑内参数变化、实时性不强和自动化程度不高等不足；另外，在利用摄像机进行的移动视觉测量研究工作当中，为达到全局移动测量的目的，多数方法需要事先完成像机内参数的标定测量，并假定内参数固定不变，再对实时变化的外参数进行标定测量，进而在获取像机内外参数的基础上，根据摄像测量原理完成相关的测量工作。尽管这些方法在一定程度上能获取较高精度的像机位姿变换外参数，但这些方法或对可控平台精度要求很高、且成本过高，或操作繁琐、自动化程度较低，且因像机在移动过程中不断受到环境振动等因素的干扰，外参数求解精度将受到扰动的影响，其内参数也会发生一定程度的变化，因而，在对测量精度有较高要求的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、建立三维直角坐标系：建立三个三维直角坐标系，三个三维直角坐标系分别为世界坐标系W-X

【技术特征摘要】
1.基于传递像机的大型结构件实时形变监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立三维直角坐标系：建立三个三维直角坐标系，三个三维直角坐标系分别为世界坐标系W-XWYWZW、以测量像机(6)的测量中心为原点的测量像机坐标系C-XCYCZC和以传递像机(5)的测量中心为原点的传递像机坐标系CT-XTYTZT，其中，测量像机(6)和传递像机(5)均安装在运动平台(4)上，运动平台(4)通过滑轨围绕大型结构件(1)移动，测量像机(6)的镜头朝向大型结构件(1)，传递像机(5)的镜头朝向地面，大型结构件(1)外表面上设置有多个供测量像机(6)采集且坐标未知的非标志点(3)，大型结构件(1)下侧地面周侧设置有多个供传递像机(5)采集且坐标已知的标志点(2)；
步骤二、获取传递像机的外参数：根据公式并结合位姿估计算法计算传递像机坐标系CT-XTYTZT与世界坐标系W-XWYWZW间的位姿旋转矩阵RWT和平移矩阵TWT，其中，X为一个已知坐标的标志点(2)在世界坐标系W-XWYWZW中的X轴方向的坐标，Y为一个已知坐标的标志点(2)在世界坐标系W-XWYWZW中的Y轴方向的坐标，Z为一个已知坐标的标志点(2)在世界坐标系W-XWYWZW中的Z轴方向的坐标，KT为预先标定的传递像机(5)的内参数，Zc为本步骤中一个已知坐标的标志点(2)到传递像机(5)光心的距离在光轴方向的投影，u为传递像机(5)上的一个特征像点在传递像机(5)像素坐标系中u轴方向的坐标，v为传递像机(5)上的一个特征像点在传递像机(5)像素坐标系中v轴方向的坐标，传递像机坐标系CT-XTYTZT与世界坐标系W-XWYWZW间的位姿旋转矩阵RWT和平移矩阵TWT共同构成传递像机的外参数，[KT0]为一个3×4的矩阵，为一个4×4的矩阵；
步骤三、获取测量摄机的外参数：根据空间点在传递像机坐标系CT-XTYTZT下和世界坐标系W-XWYWZW下的齐次坐标关系，以及空间点在传递像机坐标系CT-XTYTZT下和测量像机坐标系C-XCYCZC下的齐次坐标关系，得因此，其中，XW为空间点在世界坐标系W-XWYWZW下的齐次坐标，XT为空间点在传递像机坐标系CT-XTYTZT下的齐次坐标，XC为空间点在测量像机坐标系C-XCYCZC下的齐次坐标，RCT为预先标定的传递像机坐标系CT-XTYTZT与测量像机坐标系C-XCYCZC间的位姿旋转矩阵，TCT为预先标定的传递像机坐标系CT-XTYTZT与测量像机坐标系C-XCYCZC间的平移矩阵；
再结合空间点在测量像机坐标系C-XCYCZC下和世界坐标系W-XWYWZW下的齐次坐标关系得XC＝RWCXW+TWC，其中，RWC为测量像机坐标系C-XCYCZC与世界坐标系W-XWYWZW间的位姿旋转矩阵，TWC为测量像机坐标系C-XCYCZC与世界坐标系W-XWYWZW间的平移矩阵，测量像机坐标系C-XCYCZC与世界坐标系W-XWYWZW间的位姿旋转矩阵RWC和平移矩阵TWC共同构成测量像机的外参数，联立得
步骤四、获取测量摄机的内参数，过程如下：
步骤401、运动平台(4)通过滑轨围绕大型结构件(1)移动，通过测量像机(6)在两处不同位置对同一区域进行拍摄，分别得到图像Framei和图像Framej，根据公式pjnTFijpin＝0，求解图像Framei和图像Fr...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，胡昌华，刘炼雄，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61