柔性網狀面形照相測量方法技術

基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法：⑴用一臺相機對預先印制的黑白柵格模板以不同位姿進行拍攝；⑵利用拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態的外參數；⑶在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝；⑷從拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿，并讀取和分析照片中網面節點；⑸結合步驟⑵得到的相機參數和算得的位姿來重建網面的面形；⑹根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。本發明專利技術屬于非接觸式高效率測量，過程簡便，自動化程度高，成本低，并且可推廣應用于其它相關工業領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種基于單相機的，尤其適用于射電望遠鏡或雷達天線網狀面板的面形的檢測。
技術介紹
射電望遠鏡或雷達天線常用的無孔實體面板的檢測和調整已經有眾多的理論和方法，測量手段也各不相同且各具優勢，如光學方法、射電全息法、激光測量方法等，但是對網狀面板的面形測量卻一直沒有很好的簡單快捷的檢測方法。網狀面板曲面一般是拋物面，常用尺寸大小一般達an χ 2m, 一般選用直徑約0. 5mm的鋼絲，網孔大小一般約10mm。網狀面形的特性決定了其檢測的難度和復雜性。網狀面板一般由鋼絲網編制而成，具有較大的柔性，存在易變形的缺點，因此對其測量首先應采用非接觸式測量；其次，網狀面板不適用于直接采用任何反射型光學測量方法；另外，網狀反射面板本身的工作要求決定了測量精度要求并不高，一般約Imm RMS，因此，不必采用高精度的昂貴的復雜的測量儀器和手段。目前對網狀面板的檢測一般采用三坐標測量儀和經緯儀。采用三坐標測量儀時， 一般在測頭上安裝適當大小的過渡片，以避免測頭穿過網面的網孔，并設置很小的接觸力， 以避免測頭工作時對網面產生過多的接觸位移。這種方法，因采用三坐標測量儀，首先很昂貴；其次環境要求很高，而效率很低；再者，屬于接觸式測量，測頭的接觸不可避免地造成網面變形和測量誤差。采用經緯儀測量時，必須在網面上貼適當數量的特制標志靶，事后還須去除，然后逐點瞄準測量。這種方法本質上屬于反射型光學測量，費時費力，測量成本較高，而效率很低。隨著攝像測量技術的發展，結構光學測量法，因其非接觸性、高效率等優點，逐漸在大尺寸面形的測量上得到廣泛應用。結構光學測量系統一般由照相機、投影機和計算機組成。由于網狀面板的鋼絲相對于面板尺寸過于細窄，照相機無法得到具有投影特征的圖像，因此結構光學測量法在網面檢測中不可行。在眾多測量手段中，綜合考慮測量效率、測量精度及測量可行性，基于立體視覺照相測量法最為適用于對網面的測量。但是傳統的雙目立體視覺照相測量法需要兩臺相機， 并且需要設計制作安裝和調節相機姿態的支架，這樣，不同大小的網面檢測對支架可調節的姿態范圍的需求也不盡相同。考慮到兩臺相機的標定、相機間的姿態變化和調整、測量過程中的換算，以及測量系統本身的成本，雙目立體視覺照相測量法在網面的測量中仍然不具有突出的優勢。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，該方法是為了實現上述射電望遠鏡或雷達天線的網狀面板檢測，并為了通過簡單易行的工藝設計， 成本較低地實現批量網狀面板的檢測。完成上述專利技術任務所采用的技術方案是一種基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于，步驟如下，(1).用一臺相機對預先印制的黑白柵格模板在網狀面板面形檢測現場以不同位姿，進行拍攝；(2).利用步驟(1)拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態下的外參數；(3).用步驟(1)的同一臺相機，在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝；(4).從步驟C3)拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿，并讀取和分析照片中網面節點；(5).結合步驟( 得到的相機參數和算得的位姿來重建網面的面形；(6).根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。以上所述的“不同位姿”是指采用六個自由度的不同姿態。換言之，本專利技術的方案如附圖說明圖1所示首先，用一臺商業級相機對預先印制的黑白柵格模板在網狀面板面形檢測現場以不同位姿，即六個自由度姿態，進行拍攝，利用拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態下的外參數；然后，在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝(參見圖2中所示的樣圖)，從拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿，并讀取和分析照片中網面節點，這樣，結合之前相機標定的參數和算得的位姿來重建網面的面形；最后，根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。本專利技術的工作原理是設網面節點在照片中的坐標為(ua，va)，因相機光學系統并非理想系統，必存在畸變，所以設其畸變補償量為(Aua，Δ Va)，這樣，其理想成像的坐標(Ui, Vi)為權利要求1.一種基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于，步驟如下，(1).用一臺相機對預先印制的黑白柵格模板在網狀面板面形檢測現場以不同位姿，進行拍攝；⑵.利用步驟⑴拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態下的外參數；⑶.用步驟⑴的同一臺相機，在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝；⑷.從步驟⑶拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿， 并讀取和分析照片中網面節點；(5).結合步驟⑵得到的相機參數和算得的位姿來重建網面的面形；(6).根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。2.根據權利要求1所述的基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于， 步驟⑴所述的“不同位姿”是指采用六個自由度的不同姿態。3.根據權利要求1所述的基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于， 步驟⑷所述的“讀取和分析照片中網面節點”的具體方法是，采用抽樣采集的方式來快速提取網面節點先指定三個初始點來預先設定需采樣節點的二維方向，然后根據與周圍采樣節點之間的像素數來預測當前采樣節點所在像素位置的初值，最后計算當前采樣節點的像素坐標。4.根據權利要求1所述的基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于， 所述的步驟⑶中，網狀面板背面是采用漫反射式顏色均勻一致的背景，并在背景與面板間形成反差。5.根據權利要求1-4之一所述的基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于，所述的步驟⑶中，在面板周圍設置有標記，以幫助識別不同圖像中的相同節點。全文摘要基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法⑴用一臺相機對預先印制的黑白柵格模板以不同位姿進行拍攝；⑵利用拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態的外參數；⑶在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝；⑷從拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿，并讀取和分析照片中網面節點；⑸結合步驟⑵得到的相機參數和算得的位姿來重建網面的面形；⑹根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。本專利技術屬于非接觸式高效率測量，過程簡便，自動化程度高，成本低，并且可推廣應用于其它相關工業領域。文檔編號G01C11/08GK102155937SQ20111007016公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日專利技術者李國平, 李徽, 楊德華 申請人:中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種基于單相機的柔性網狀面形的照相測量方法，其特征在于，步驟如下，⑴．用一臺相機對預先印制的黑白柵格模板在網狀面板面形檢測現場以不同位姿，進行拍攝；⑵．　利用步驟⑴拍得的照片對相機進行標定，計算出相機的內參數和不同姿態下的外參數；⑶．用步驟⑴的同一臺相機，在至少兩個不同的位置上將網狀面板和柵格模板作為整體進行拍攝；⑷．　從步驟⑶拍得的照片中讀取模板柵格從而計算出相機在進行照相測量時的位姿，并讀取和分析照片中網面節點；⑸．　結合步驟⑵得到的相機參數和算得的位姿來重建網面的面形；⑹．　根據網面的理論面形方程進行曲面擬合，統計面形誤差。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊德華，李徽，李國平，
申請(專利權)人：中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所，
類型：發明
國別省市：84