一种用于大视场大倾角测量的椭圆散斑生成方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于大视场大倾角测量的椭圆散斑生成方法，包括以下步骤：第一步，根据与测量视场大小相关联的图像子区大小估算每个椭圆散斑区域在拍摄图像中的尺寸，并根据设定的打印页面的大小和所估算的椭圆散斑区域尺寸确定椭圆散斑区域在打印页面中的密度；第二步，根据椭圆散斑区域在水平方向上的尺寸，为每个椭圆散斑随机生成长轴长度，并根据相机光轴与被测面法线之间的夹角确定椭圆散斑的短轴长度；第三步，根据椭圆散斑区域的尺寸和每个椭圆散斑的长短轴尺寸，为各个椭圆散斑随机生成椭圆中心点的坐标；第四步，根据每个椭圆散斑的中心点坐标、长短轴长度和密度，在打印页面中生成与将喷涂到被测表面的散斑图案相对应的电子散斑图案。
【专利说明】-种用于大视场大倾角测量的欄圆散斑生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非接触式变形测量领域，具体涉及一种用于大视场大倾角测量的楠圆 散斑生成方法。
【背景技术】
[0002] 在采用数字图像相关对被测物体表面位移形变等参数的测量中，散斑图案用于对 被测表面特征的匹配和定位，因此，生成识别效果好的散斑图案是整个测量过程的前提条 件。
[0003] 数字图像相关法中用到的散斑是通过在被测物体表面喷射黑白相间的油漆制作 出来的。对于大型飞机来说，由于机翼幅面大，因此相机拍摄的视场也较大，该对于散斑图 案提出了新的要求，即需要在大视场的情况下，仍然能够反应出机翼表面的灰度变化。在该 种情况下，传统的直接喷涂黑白相间的散斑图案的方法已不可取，该种方法生成和制备的 散斑与测量幅面相比太小，在图像上显示不出散斑的特征。不能在较大视场的时候反应出 机翼表面的灰度变化。
[0004] 由于相机处于大视场大倾角的环境下，因此需要根据视场和倾角通过计算生成特 定大小和形状的散斑图案，W便于标志点识别与判读。根据相机布置的位置W及被测物尺 寸信息，将标志点和散斑按照一定比例设计成楠圆形，更有益于后续的精确匹配。
【发明内容】
[0005]为了克服传统散斑在相机大视场大倾角上测定的不足，本发明提供了一种用于大 视场大倾角的散斑生成方法，可W高效地完成在该种特定环境下数字图像的计算。
[000引为达到W上目的，本发明采用W下技术方案予W实现：
[0007]-种用于大视场大倾角测量的楠圆散斑生成方法，包括W下步骤：
[0008] 第一步，根据与测量视场大小相关联的图像子区大小估算每个楠圆散斑区域在拍 摄图像中的尺寸，并根据设定的打印页面的大小和所估算的楠圆散斑区域尺寸确定楠圆散 斑区域在打印页面中的密度；
[0009] 第二步，根据楠圆散斑区域在水平方向上的尺寸，为每个楠圆散斑随机生成长轴 长度，并根据相机光轴与被测面法线之间的夹角确定楠圆散斑的短轴长度；
[0010] 第H步，根据楠圆散斑区域的尺寸和每个楠圆散斑的长短轴尺寸，为各个楠圆散 斑随机生成楠圆中也点的坐标；
[0011] 第四步，根据每个楠圆散斑的中也点坐标、长短轴长度和散斑密度，在打印页面中 生成与将喷涂到被测表面的散斑图案相对应的电子散斑图案。
[0012] 本发明提出大视场大倾角测量散斑制备方法，适用于在大倾角测量环境下使用数 字图像相关对被测物体表面生成散斑的情况，具有W下优点：（1)可W根据测量幅面的大 小，通过计算得到合适的散斑大小和分布密度；（2)由于本方法生成整幅散斑图像，与传统 的小幅面散斑喷涂相比，被测面上散斑的形状尺寸更容易控制，散斑的精细使得数字图像 识别和匹配的精度提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为1 : 10的测量模型的图示；
[0014]图2为根据本发明的实施例的用于大视场大倾角的散斑生成方法的流程图；
[0015] 图3为相机成像规律的示意图；
[0016]图4为根据本发明的实施例的成像角度与楠圆尺寸计算的示意图；
[0017] 图5为在楠圆散斑区域中确定楠圆中也点在X方向上的坐标的示意图；
[001引图6(a)为不同楠圆度和密度的散斑的示意图；
[001引图6化）为拉长设计的楠圆散斑；
[0020] 图7为对真实机翼用油漆和漏板喷涂散斑后的模拟效果图。
【具体实施方式】
[0021] W下结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0022] 在本实施例中，作为大视场大倾角的典型应用场景，W某大飞机的动态变形测定 过程为例进行说明。测量得到飞机的尺寸为；翼展50米，机长47米，机高15米，前缘后掠 角24度。如图1所示，在室内搭建1 : 10半侧机翼测量模型，其中可W利用塑料板模拟机 翼，并且可W利用不规则摇摆来模拟机翼变形。由于本实施例的测量幅面较大，所W针对小 幅面应用场合的传统散斑不再适用。在本实施例中，可W采用楠圆形散斑。
[0023] 如图2所示，根据本发明的实施例的用于大视场大倾角测量的楠圆散斑生成方 法，包括W下步骤：
[0024] 第一步，根据与测量视场大小相关联的图像子区大小估算每个楠圆散斑区域在拍 摄图像中的尺寸，并根据设定的打印页面的大小和所估算的楠圆散斑区域尺寸确定楠圆散 斑区域在打印页面中的密度。
[0025] 具体地，可W包括W下子步骤：
[0026](1)根据图像子区大小确定每个楠圆散斑区域在图像中占用的像素大小；
[0027] (2)根据相机成像时每一个像素对应的实际尺寸确定楠圆散斑区域占用的矩形尺 寸；
[0028] (3)根据设定的打印页面的大小和楠圆散斑区域占用的矩形尺寸确定楠圆散斑区 域在打印页面中的密度。
[0029] 图像子区大小可W是数字图像在进行相关计算时选取的图像子区大小，并且，可 W设想将图像子区分割成一个个大小相同的矩形区域，每个楠圆散斑就布置在该样的一个 矩形区域中，即所谓"楠圆散斑区域"。WX方向（水平方向）为例，假设图像子区为30*30 像素大小，如果图像子区中X方向包含4个楠圆散斑区域，则每个楠圆散斑区域在该图像子 区的X方向上约占7个像素。
[0030] 如图3所示，根据相机成像规律，可W计算如下（除非另有说明，各变量的单位默 认为mm):
[0031] 假设相机CCD芯片尺寸为a*b，相机分辨率为k像素*1像素，镜头焦距为f，拍摄 距离为L则该相机在该拍摄距离下的拍摄幅面为：
【权利要求】
1. 一种用于大视场大倾角测量的椭圆散斑生成方法，包括以下步骤： 第一步，根据与测量视场大小相关联的图像子区大小估算每个椭圆散斑区域在拍摄图 像中的尺寸，并根据设定的打印页面的大小和所估算的椭圆散斑区域尺寸确定椭圆散斑区 域在打印页面中的密度； 第二步，根据椭圆散斑区域在水平方向上的尺寸，为每个椭圆散斑随机生成长轴长度， 并根据相机光轴与被测面法线之间的夹角确定椭圆散斑的短轴长度； 第三步，根据椭圆散斑区域的尺寸和每个椭圆散斑的长短轴尺寸，为各个椭圆散斑随 机生成椭圆中心点的坐标； 第四步，根据每个椭圆散斑的中心点坐标、长短轴长度和散斑密度，在打印页面中生成 与将喷涂到被测表面的散斑图案相对应的电子散斑图案。
2. 如权利要求1所述的制备方法，优选的，第一步中，根据与测量视场大小相关联的图 像子区大小估算每个椭圆散斑区域在拍摄图像中的尺寸的步骤包括： (1) 根据图像子区大小确定每个椭圆散斑区域在图像中占用的像素大小； (2) 根据相机成像时每一个像素对应的实际尺寸确定椭圆散斑区域占用的矩形尺寸。
3. 如权利要求1所述的生成方法，第二步中，根据椭圆散斑区域在水平方向上的尺寸， 为每个椭圆散斑随机生成长轴长度包括：将椭圆散斑长轴的长度设定为在所述椭圆散斑区 域在水平方向上的尺寸的0. 5-1倍之间随机取值。
4. 如权利要求1所述的生成方法，第二步中，根据相机光轴与被测面法线之间的夹角 确定椭圆散斑的短轴长度具体为：若椭圆的长轴为r，则椭圆的短轴为r*cos 0。
5. 如权利要求1所述的生成方法，其中，第三步包括： 若x方向上第m个散斑的长半轴大小为bl，散斑所在的矩形区域的宽为2b，则该第m 个椭圆散斑的中心的X坐标在〇11-1)*2&+131和（m+lhzb-bii间随机取值。
【文档编号】G01B11/02GK104359417SQ201410647293
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】梁晋, 千勃兴, 王立忠, 胡浩, 李磊刚, 魏斌, 郭楠 申请人:西安交通大学