基于双目立体视觉的机翼结冰模型的厚度测量

摘要

立体视觉是从多幅图像中恢复场景三维信息的方法，双目立体视觉技术模仿人类视觉系统，从双目图像感知空间的三维信息。通过双目立体视觉技术提取场景深度和三维信息是立体视觉的一个重要应用。双目立体视觉系统具有设备简单、成本较低、精度较高、计算快速等优点，已逐渐成为研究和应用热点。目前已经应用于航天领域的太空车视觉系统、机器人的自主运动与导航、工业领域的监控、和三维测量等领域。 针对机翼结冰目前主要是人工机械测量，操作繁琐和测量精度不高的现状。本论文提出基于双目立体视觉的方法，模拟机翼结冰，恢复结冰场景的三维信息，结合图像处理方法提取结冰冰型，对结冰进行厚度测量。相比于传统的人工方法，具有非接触、自动化、处理速度快和精度较高的优点，主要完成了如下的工作内容和创新： (1)阐述了双目立体视觉理论，详细叙述了双目立体视觉中的标定、校正、图像预处理、立体匹配和三维重建的原理。基于张正友标定法使用opencv和matlab进行摄像机标定，取得了良好的效果。完成了模拟结冰场景的校正、匹配，得到了视差图和恢复三维信息。 (2)针对目前结冰主要采用人工方法测量，由于结冰冰型的三维性和不规则性，操作复杂，测量精度不高，提出采用双目立体视觉系统实现对结冰场景的三维重建，结合图像处理方法对冰型进行处理，和人工测量相比，具有操作简单，处理快速，精度较高的优点。 (3)针对机翼结冰主要集中于迎风面前缘的特点，提出取迎风面的剖面进行分析，将三维冰型处理与测量转化为二维，通过图像处理方法分割出结冰的形状，计算结冰厚度。实验结果表明本方法具有较好的效果和精度。

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