一種用於大視場大傾角測量的橢圓散斑生成方法
2023-05-09 09:30:41
一種用於大視場大傾角測量的橢圓散斑生成方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於大視場大傾角測量的橢圓散斑生成方法，包括以下步驟：第一步，根據與測量視場大小相關聯的圖像子區大小估算每個橢圓散斑區域在拍攝圖像中的尺寸，並根據設定的列印頁面的大小和所估算的橢圓散斑區域尺寸確定橢圓散斑區域在列印頁面中的密度；第二步，根據橢圓散斑區域在水平方向上的尺寸，為每個橢圓散斑隨機生成長軸長度，並根據相機光軸與被測面法線之間的夾角確定橢圓散斑的短軸長度；第三步，根據橢圓散斑區域的尺寸和每個橢圓散斑的長短軸尺寸，為各個橢圓散斑隨機生成橢圓中心點的坐標；第四步，根據每個橢圓散斑的中心點坐標、長短軸長度和密度，在列印頁面中生成與將噴塗到被測表面的散斑圖案相對應的電子散斑圖案。
【專利說明】-種用於大視場大傾角測量的欄圓散斑生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及非接觸式變形測量領域，具體涉及一種用於大視場大傾角測量的楠圓 散斑生成方法。
【背景技術】
[0002] 在採用數字圖像相關對被測物體表面位移形變等參數的測量中，散斑圖案用於對 被測表面特徵的匹配和定位，因此，生成識別效果好的散斑圖案是整個測量過程的前提條 件。
[0003] 數字圖像相關法中用到的散斑是通過在被測物體表面噴射黑白相間的油漆製作 出來的。對於大型飛機來說，由於機翼幅面大，因此相機拍攝的視場也較大，該對於散斑圖 案提出了新的要求，即需要在大視場的情況下，仍然能夠反應出機翼表面的灰度變化。在該 種情況下，傳統的直接噴塗黑白相間的散斑圖案的方法已不可取，該種方法生成和製備的 散斑與測量幅面相比太小，在圖像上顯示不出散斑的特徵。不能在較大視場的時候反應出 機翼表面的灰度變化。
[0004] 由於相機處於大視場大傾角的環境下，因此需要根據視場和傾角通過計算生成特 定大小和形狀的散斑圖案，W便於標誌點識別與判讀。根據相機布置的位置W及被測物尺 寸信息，將標誌點和散斑按照一定比例設計成楠圓形，更有益於後續的精確匹配。
【發明內容】
[0005]為了克服傳統散斑在相機大視場大傾角上測定的不足，本發明提供了一種用於大 視場大傾角的散斑生成方法，可W高效地完成在該種特定環境下數字圖像的計算。
[000引為達到W上目的，本發明採用W下技術方案予W實現：
[0007]-種用於大視場大傾角測量的楠圓散斑生成方法，包括W下步驟：
[0008] 第一步，根據與測量視場大小相關聯的圖像子區大小估算每個楠圓散斑區域在拍 攝圖像中的尺寸，並根據設定的列印頁面的大小和所估算的楠圓散斑區域尺寸確定楠圓散 斑區域在列印頁面中的密度；
[0009] 第二步，根據楠圓散斑區域在水平方向上的尺寸，為每個楠圓散斑隨機生成長軸 長度，並根據相機光軸與被測面法線之間的夾角確定楠圓散斑的短軸長度；
[0010] 第H步，根據楠圓散斑區域的尺寸和每個楠圓散斑的長短軸尺寸，為各個楠圓散 斑隨機生成楠圓中也點的坐標；
[0011] 第四步，根據每個楠圓散斑的中也點坐標、長短軸長度和散斑密度，在列印頁面中 生成與將噴塗到被測表面的散斑圖案相對應的電子散斑圖案。
[0012] 本發明提出大視場大傾角測量散斑製備方法，適用於在大傾角測量環境下使用數 字圖像相關對被測物體表面生成散斑的情況，具有W下優點：（1)可W根據測量幅面的大 小，通過計算得到合適的散斑大小和分布密度；（2)由於本方法生成整幅散斑圖像，與傳統 的小幅面散斑噴塗相比，被測面上散斑的形狀尺寸更容易控制，散斑的精細使得數字圖像 識別和匹配的精度提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為1 : 10的測量模型的圖示；
[0014]圖2為根據本發明的實施例的用於大視場大傾角的散斑生成方法的流程圖；
[0015] 圖3為相機成像規律的示意圖；
[0016]圖4為根據本發明的實施例的成像角度與楠圓尺寸計算的示意圖；
[0017] 圖5為在楠圓散斑區域中確定楠圓中也點在X方向上的坐標的示意圖；
[001引圖6(a)為不同楠圓度和密度的散斑的示意圖；
[001引圖6化）為拉長設計的楠圓散斑；
[0020] 圖7為對真實機翼用油漆和漏板噴塗散斑後的模擬效果圖。
【具體實施方式】
[0021] W下結合附圖對本發明的實施例進行詳細描述。
[0022] 在本實施例中，作為大視場大傾角的典型應用場景，W某大飛機的動態變形測定 過程為例進行說明。測量得到飛機的尺寸為；翼展50米，機長47米，機高15米，前緣後掠 角24度。如圖1所示，在室內搭建1 : 10半側機翼測量模型，其中可W利用塑料板模擬機 翼，並且可W利用不規則搖擺來模擬機翼變形。由於本實施例的測量幅面較大，所W針對小 幅面應用場合的傳統散斑不再適用。在本實施例中，可W採用楠圓形散斑。
[0023] 如圖2所示，根據本發明的實施例的用於大視場大傾角測量的楠圓散斑生成方 法，包括W下步驟：
[0024] 第一步，根據與測量視場大小相關聯的圖像子區大小估算每個楠圓散斑區域在拍 攝圖像中的尺寸，並根據設定的列印頁面的大小和所估算的楠圓散斑區域尺寸確定楠圓散 斑區域在列印頁面中的密度。
[0025] 具體地，可W包括W下子步驟：
[0026](1)根據圖像子區大小確定每個楠圓散斑區域在圖像中佔用的像素大小；
[0027] (2)根據相機成像時每一個像素對應的實際尺寸確定楠圓散斑區域佔用的矩形尺 寸；
[0028] (3)根據設定的列印頁面的大小和楠圓散斑區域佔用的矩形尺寸確定楠圓散斑區 域在列印頁面中的密度。
[0029] 圖像子區大小可W是數字圖像在進行相關計算時選取的圖像子區大小，並且，可 W設想將圖像子區分割成一個個大小相同的矩形區域，每個楠圓散斑就布置在該樣的一個 矩形區域中，即所謂"楠圓散斑區域"。WX方向（水平方向）為例，假設圖像子區為30*30 像素大小，如果圖像子區中X方向包含4個楠圓散斑區域，則每個楠圓散斑區域在該圖像子 區的X方向上約佔7個像素。
[0030] 如圖3所示，根據相機成像規律，可W計算如下（除非另有說明，各變量的單位默 認為mm):
[0031] 假設相機CCD晶片尺寸為a*b，相機解析度為k像素*1像素，鏡頭焦距為f，拍攝 距離為L則該相機在該拍攝距離下的拍攝幅面為：
【權利要求】
1. 一種用於大視場大傾角測量的橢圓散斑生成方法，包括以下步驟： 第一步，根據與測量視場大小相關聯的圖像子區大小估算每個橢圓散斑區域在拍攝圖 像中的尺寸，並根據設定的列印頁面的大小和所估算的橢圓散斑區域尺寸確定橢圓散斑區 域在列印頁面中的密度； 第二步，根據橢圓散斑區域在水平方向上的尺寸，為每個橢圓散斑隨機生成長軸長度， 並根據相機光軸與被測面法線之間的夾角確定橢圓散斑的短軸長度； 第三步，根據橢圓散斑區域的尺寸和每個橢圓散斑的長短軸尺寸，為各個橢圓散斑隨 機生成橢圓中心點的坐標； 第四步，根據每個橢圓散斑的中心點坐標、長短軸長度和散斑密度，在列印頁面中生成 與將噴塗到被測表面的散斑圖案相對應的電子散斑圖案。
2. 如權利要求1所述的製備方法，優選的，第一步中，根據與測量視場大小相關聯的圖 像子區大小估算每個橢圓散斑區域在拍攝圖像中的尺寸的步驟包括： (1) 根據圖像子區大小確定每個橢圓散斑區域在圖像中佔用的像素大小； (2) 根據相機成像時每一個像素對應的實際尺寸確定橢圓散斑區域佔用的矩形尺寸。
3. 如權利要求1所述的生成方法，第二步中，根據橢圓散斑區域在水平方向上的尺寸， 為每個橢圓散斑隨機生成長軸長度包括：將橢圓散斑長軸的長度設定為在所述橢圓散斑區 域在水平方向上的尺寸的0. 5-1倍之間隨機取值。
4. 如權利要求1所述的生成方法，第二步中，根據相機光軸與被測面法線之間的夾角 確定橢圓散斑的短軸長度具體為：若橢圓的長軸為r，則橢圓的短軸為r*cos 0。
5. 如權利要求1所述的生成方法，其中，第三步包括： 若x方向上第m個散斑的長半軸大小為bl，散斑所在的矩形區域的寬為2b，則該第m 個橢圓散斑的中心的X坐標在〇11-1)*2&+131和（m+lhzb-bii間隨機取值。
【文檔編號】G01B11/02GK104359417SQ201410647293
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】梁晉, 千勃興, 王立忠, 胡浩, 李磊剛, 魏斌, 郭楠 申請人:西安交通大學