【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空气动力学试验测试，具体地，涉及一种图像处理方法及系统及装置及介质、计数方法及系统。
技术介绍
1、在航空器研制过程中，需要在风洞中进行地面模拟试验，测试不同飞行姿态下的气动力等参数。
2、目前，应用于风洞试验模型姿态角测量方法主要有：基于加速度计的姿态测量、基于模型支撑机构的攻角测量、optotrak光学测量、摄影测量等。其中，加速度计姿态测量具有良好的静态响应，但容易受到振动干扰。摄影测量方法，如图1所示，在模型表面粘贴人工标记点，通过双目视觉测量原理获取人工标记点三维坐标，以此计算模型姿态角。受成像器件帧频(高分辨率摄像机帧率一般在100fps以下)和图像处理速度限制，摄影测量方法难以满足1k以上在线测量任务需求。即使，采用高速相机，可以实现10k以上图像采样频率，但也因海量图像数据需要处理，而无法实现在线测量。并且，高速相机设备昂贵(一般高于50万/台)，拍摄图像数据量大，也无法长时间拍摄和测量。optotrak(图2)在模型表面制作多个led灯珠，通过控制器依次点亮灯珠，并控制三个线阵摄像机同步拍摄点亮的灯珠线阵图像，根据三个线阵相机两两构成的测量平面计算灯珠三维坐标(图3)。按此方式，依次点亮所有灯珠，可以获取若干测量点，用于计算模型姿态角。与摄影测量相比，optotrak采用线阵图像传感器，成像分辨率高(可达4k像素以上)、采样频率高(达20khz以上)，且线阵图像数据量小可实现在线处理，以此获取高精度、在线测量结果。然而，如图4所示，当测量对象存在高瞬时速度时，序列方法所测到的三维坐标与
3、假定测量对象运动速度为100m/s,线阵相机采样频率为10khz，则序列测量过程中灯珠的位移为：10mm。以攻角测量为例，假定两个测点间距离为：100mm，则10mm位移量，可引入10％的角度计算误差。
4、为解决这个问题，现有技术《基于多点合作目标的多线阵ccd空间物体姿态测量的研究》通过合理布局3个合作标记点的位置(图5)，实现了-10°到+10°范围内模型姿态角在线测量。但是，该技术中方法存在以下缺陷：
5、1)合作标记点数量太少，3个合作标记点，是进行姿态角测量的最低要求，当测量结果中存在噪声污染时，由3个合作标记点直接计算姿态角，难以保证姿态测量精度；
6、2)在改技术中的框架下，如果增加标记点数量，采用最小二乘估计等方法，提升姿态角估计精度，则需要对多个标记点进行识别和匹配；因每一个标记点，都只体现为一维成像中的锋谷，不存在区分特征，不利用模型运动前后，标记点识别与匹配；
7、3)如图6所示，当3个合作标记点中任意2个发生共线，将无法从线阵图像中将2个合作标记点分离，而无法获取3个合作标记点的三维坐标，无法进行姿态角测量，因此，该论文方法只能实现-10°到+10°角度范围测量，不能用于更大范围角度测量。在实际风洞试验中，特别是大攻角和模型自由飞试验中，角度往往超过10度，因此这种方法也不能满足实际应用需求。当合作标记点数量更多时，两个标记点发生共线遮挡的概率更大，给标记点识别和前后关联匹配带来更大挑战。
技术实现思路
1、为此，针对风洞试验中模型虚拟飞行、高速流场下，模型高速振动等情况下，模型存在高瞬时速度时，现有optotrak测量方法无法准确测量姿态，摄影测量方法无法进行在线测量，现有技术《基于多点合作目标的多线阵ccd空间物体姿态测量的研究》中方法存在适应角度范围小、姿态角测量精度容易受3个合作标记位置坐标计算误差干扰的问题，本专利技术提供一种可用于高瞬时速度模型姿态角的在线测量方法。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，所述方法包括：
3、在被测模型表面设置n个合作标记点，n为大于或等于3的整数，任意3个合作标记点不共线，每个合作标记点发射或反射红、绿、蓝三种颜色光线中的一种，且相邻2个合作标记点发射或反射的光线颜色不同；
4、采用三个一维相机构成三维坐标测量装置，利用三维坐标测量装置同步测量n个合作标记点的三维坐标；
5、当n＝3时，根据n个合作标记点的三维坐标解算获得被测模型的姿态角；
6、当n>3时，采用最小二乘方法计算获得时刻t相对于时刻t0的变换矩阵，基于变换矩阵和n个合作标记点的三维坐标计算获得被测模型的姿态角。
7、其中，对于一个刚体对象的被测模型，通过上述方式知道了它的空间三维坐标，就可以计算出它的姿态。
8、其中，在一些实施例中，当n>3时，n个合作标记点中任意2个合作标记点发射或反射的光线颜色不同，当两个点共线时，我们可以通过光谱来分离识别它们。如果它们颜色相同的话，就很难区分了。
9、其中，在一些实施例中，所述一维相机包括柱面镜和rgb三线阵图像传感器，其中，柱面镜用于将被测模型表面的合作标记点光线聚焦在rgb三线阵图像传感器上；rgb三线阵图像传感器包括三个分别用于感知红色、绿色和蓝色光线的线阵成像单元，三个线阵成像单元首尾平齐且并排平行排列，这样排列是为了降低测量的误差，因为，同一个标记点在三个通道成像时，我们假定他们是共线的，但是，它们存在真实的距离，这个距离大了，会影响测量精度，因此，将他们并排、平行排列是最优的。
10、其中，在一些实施例中，所述合作标记点反射或发射的光线表现为圆形光斑，标记点的光线在传递到线阵图像传感器前，经过了柱面镜，柱面镜将其压扁，我们在测量的时候，需要技术标记点在线阵图像上的亚像素中心坐标。如果标记点是圆形的，那么经过柱面镜压缩后，会表现为高斯分布的强度曲线，这个高斯分布的中心就是标记点的中。这是圆形标记点才具有的性质。若不是圆形的，则很难在线阵成像上准确获取标记点的中心位置。
11、其中，在一些实施例中，所述合作标记点采用发光二极管或led灯珠制作，或，所述合作标记点采用红、绿和蓝涂料中的一种制作为圆盘图案粘附在被测模型表面，并采用白光照明。
12、其中，在一些实施例中，所述rgb三线阵图像传感器中的r、g和b三个线阵成像单元，分别对合作标记点成像得到ir、ig和ib线阵图像；从ir、ig和ib线阵图像中提取获得合作标记点的中心亚像素坐标，基于合作标记点的中心亚像素坐标、一维相机的成像模型和三个一维相机的几何位置关系，计算获得合作标记点的三维坐标。
13、其中，在一些实施例中，从ir线阵图像中提取获得合作标记点的中心亚像素坐标pr的具体方式为：
14、第a-1步：设置亮度最大像素标记向量vr，vr的长度与ir相同，vr中所有元素初值设置为0；
15、第a-2步：根据标记向量vr，在ir线阵图像中找到vr中标记为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，当n>3时，n个合作标记点中任意2个合作标记点发射或反射的光线颜色不同。
3.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述一维相机包括柱面镜和RGB三线阵图像传感器，其中，柱面镜用于将被测模型表面的合作标记点光线聚焦在RGB三线阵图像传感器上；RGB三线阵图像传感器包括三个分别用于感知红色、绿色和蓝色光线的线阵成像单元，三个线阵成像单元首尾平齐且并排平行排列。
4.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述合作标记点反射或发射的光线表现为圆形光斑。
5.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述合作标记点采用发光二极管或LED灯珠制作，或，所述合作标记点采用红、绿和蓝涂料中的一种制作为圆盘图案粘附在被测模型表面，并采用白光照明。
6.根据权利要求3所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线
7.根据权利要求6所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，从Ir线阵图像中提取获得合作标记点的中心亚像素坐标Pr的具体方式为：
8.根据权利要求6所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，从Ig线阵图像中提取获得合作标记点的中心亚像素坐标Pg的具体方式为：
9.根据权利要求6所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，从Ib线阵图像中提取获得合作标记点的中心亚像素坐标Pb的具体方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，当n>3时，n个合作标记点中任意2个合作标记点发射或反射的光线颜色不同。
3.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述一维相机包括柱面镜和rgb三线阵图像传感器，其中，柱面镜用于将被测模型表面的合作标记点光线聚焦在rgb三线阵图像传感器上；rgb三线阵图像传感器包括三个分别用于感知红色、绿色和蓝色光线的线阵成像单元，三个线阵成像单元首尾平齐且并排平行排列。
4.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述合作标记点反射或发射的光线表现为圆形光斑。
5.根据权利要求1所述的一种高瞬时速度模型姿态角在线测量方法，其特征在于，所述合作标记点采用发光二极管或led灯珠制作，或，所述合作标记点采用红、绿和蓝涂料中的一种制作为...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，曾星，张文清，王强，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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