基于三维散斑相关法的机翼变形测试方法研究

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1、0硕士学位论文基于三维散斑相关法的机翼变形测试方法研究研究生姓名：陈晨导师姓名：张红颖副教授2016年5月3日分类号：TP391密级：公开UDC：621.152.5学号：1302081中国民航大学硕士学位论文基于三维散斑相关法的机翼变形测试方法研究研究生姓名：陈晨导师姓名：张红颖副教授申请学位类别：工程硕士专业学位学科专业名称：控制工程所在院系：电子信息与自动化学院论文答辩日期：2016年4月29日2016年5月3日ResearchonTestMethodforWingDeformationBasedon3D-D

2、SCMADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCHENChenSupervisedbyAssociateProf.ZhangHongyingCollegeofElectronicInformationandAutomationCivilAviationUniversityofChinaMay3th2016摘要飞机机翼变形对飞机性能和人员安全有直接的影响，实施对变

3、形规律的测试意义重大。传统的机翼变形测试方法普遍存在测量点数少、实时性差等缺点，而近年来发展成熟的三维散斑相关视觉测量技术，具有精度高、实时性强、受环境影响小以及非接触全场测量等优点，用于机翼变形测量中能很好地克服传统方法的不足。因此本文对基于三维散斑相关法的机翼变形测试方法进行研究。首先，分析了二维数字散斑相关法的相关计算原理并推导了双目立体视觉的深度信息计算公式，在两者的基础上进行三维数字散斑相关法关键技术的研究，包括摄像机标定的方法、匹配的本质和三维重建的步骤。其次，结合三维散斑相关法原理和机翼变形测试特点

4、，构建出测试方案的系统布局。在该布局下对测试的核心三维散斑相关检测与处理部分进行研究，建立起机翼形变的表征模型，选取可以有效抗干扰的ZNSSD相关函数，分析常规变形参数初值估计法用于机翼变形测量中的问题，最后在本文的实验设备下对亚像素定位中的NR法和IC-GN法进行理论分析及仿真比较。再次，提出一种新型的变形参数初值估计方法，该方法通过在散斑图像上粘贴反射系数极高的圆形标志点，利用标志点匹配的精确性来提高变形参数初值估计的精度。在对标志点匹配时，针对以散斑为背景的图像特点，提出了一种改进的SIFT算法，该算法将极

5、值点检测约束在显著的边缘区域，经实验验证该算法对标志点的提取更有效。最后，搭建测量系统完成实验研究。第一个实验对提出的变形参数初值估计方法进行验证，证明了该方法能够为亚像素迭代提供精确的初值，同时满足工业中的实时性要求；第二个实验通过制作机翼模型，对整个变形测量方案进行简单实现，很好地验证了本文方案的有效性。关键词：机翼变形；三维散斑相关法；亚像素搜索；初值估计；标志点匹配IAbstractSincetheairplanewingdeformationdirectlyaffectstheperformanceof

6、theaircraftandpersonnelsafety,it'simportanttosurveythewingdeformationlaw.Thetraditionalmethodsofwingdeformationtestalwayshavemanydefectssuchasmeasurementpointsless.Onthecontrary,anewmeasuremethodcalledthreedimensionaldigitalspecklecorrelationmethod(3D-DSCM)wh

7、ichisdevelopedinrecentyearshasadvantageslikehighprecision,real-timeperformance,non-contractmeasurementandislittleaffectedbyenvironment.Usingthismethodinwingdeformationmeasurementcanovercometheshortcomingsoftraditionalmethods.Sointhispaper,themethodoftheairpla

8、newingdeformationtestbasedon3D-DSCMisgoingtoberesearched.Atfirst,thecalculationprincipleofthetwo-dimensionaldigitalspecklecorrelationmethodisanalyzedandthedepthinformationcalculationformu