基于全球重力场模型的无人机免像控航测方法研究

针对测区周边缺少基础控制点或人员难于进入测区布设像控点的问题,提出一种基于全球重力场模型的无人机免像控快速航测方法,并通过实验验证该方法的精度。采用EGM2008、XGM2019、EIGEN-6C4三种全球重力场模型,计算6个实验区域的高程异常,并将影像外方位元素中的大地高转换为正常高,输入航测软件进行空三运算及三维建模。结果显示,基于EGM2008、XGM2019、EIGEN-6C4三种模型的免像控航测成果高程精度均在10~20 cm之间,可满足1∶2000测图精度要求。为了进一步提高成果精度,采用基于EIGEN-6C4重力场模型及“移去-拟合-恢复”的正常高计算方法,将无人机航测系统获取的影像外方位元素中的大地高转换为正常高。该方法通过计算全国范围内的16个GNSS水准点的高程异常,拟合出实验区域的正常高模型,实现更高精度的无人机免像控航测。实验结果显示,基于EIGEN-6C4模型“移去-拟合-恢复”方法的免像控航测成果高程精度可达到厘米级,相较于只基于EGM2008、XGM2019、EIGEN-6C4重力模型的方法,其成果精度更高,可满足1∶500测图精度要求。

基于数字摄影测量的靶场高速摄影测速方法

针对靶场静爆试验中破片测速难题,提出了基于摄影测量技术的破片测速方法。以某枪弹为例,开展了测速试验,建立了测试系统,解决了测试现场高速相机布置及参数设定问题;研究了关键技术,通过解析高速相机捕捉的弹丸运动图像序列,还原了弹丸的运动轨迹方程,求解得到弹丸的飞行速度;并将试验结果与铝箔靶测得速度进行对比,相对速度误差小于1%。实例表明,该方法能够准确测量破片的运动速度,测试结果可靠,测量精度能够满足靶场试验要求。

高速摄影测量在振动台动力模型试验中的应用

针对振动台试验的缩尺模型往往频率很高,采用普通摄像机记录试验过程会丢失很多信息,无法将摄影测量应用于振动台动力模型试验中的问题,利用高速相机记录试验过程,并采用数字图像处理技术获得标示点处的物理量,与传统传感器比较表明,高速摄影测量是一种无接触、全局化、自动化程度高、精度满足试验要求的量测手段,并在Koyna重力坝振动台模型试验中取得了较好效果。

隧道衬砌自动化检测及健康评价技术研究

为进一步提高隧道衬砌的自动化检测及健全度评价技术,基于无损检测技术开展了非可视化高速摄影检测技术和常时微动检测技术研究。非可视化高速摄影检测技术能够实现衬砌表面病害高速检测、自动识别与提取,检测系统行车速度可达到100 km/h,裂缝检测精度可达到0.2 mm(检测车速度100 km/h);常时微动检测技术能够实现提取隧道衬砌内部异常点(包括裂缝和空洞)的自动检测,具有小型化、抗干扰能力强、精度高、无需额外震源等优势。健全度评价方面,提出分形维数、常时微动平均合成谱RAS(resultant average spectrum),结合TCI(tunnel-lining crack index)实现隧道衬砌病害特征的定量化描述,3个指标可以综合考虑裂缝的宽度、长度、方向、数量、交叉分布以及衬砌内部异常等特性,相互结合可以更为准确地确定损伤衬砌段。

飞行器风挡鸟撞击模拟试验中风挡的变形的测量方法

本文提出了一种测量飞行器风挡鸟撞击模拟试验中风挡变形的时间历程的新技术。采用一只测量基准，使两台摄像机的拍摄方向相互垂直，且两台高速摄影机的摄影范围均包含所需测量的区域。试验结果表明该方法的精度是比较高的。

高速摄影测量系统中双相机同步技术的实现

提出了一种基于图像采集卡的可实现高同步精度的双相机高速立体摄影测量系统的设计方法。通过采用Genlock同步锁相技术和模拟接口的XTAL工作模式,实现了在理论上快门速度高达1/200 000 s时具有纳秒级的同步工作精度,并通过实验验证了系统的同步精度达到微秒级。

高速摄影技术在三维位移测量中的应用

提出了用高速摄影技术准确测量三维位移的新方法。该方法利用一只测量基准，使两台高速摄影机的拍摄方向相互垂直或成一定角度，并使所有的测点都在拍摄范围内。从摄影胶片上点的运动求出测点的三维坐标。实验结果表明：该方法的测量精度较高，适用于测量大位移的时间历程。

高速摄影测量技术在飞机外挂物投放运动分析中的应用

本文叙述了某新型飞机在设计研制过程中,需要对翼下挂架投放机构进行运动分析的课题,利用高速摄影测量技术进行全过程的实测分析。文章叙述了摄影测试的原理、方法。着重讨论了摄影测量中一向被人们所忽视的场地测量与校验。认为等待型摄影测量中,摄影比例尺的精度除与所用设备的精度有关外,还与场地测量精度有关。在动态摄影测量中,测试方法、测量场地布置与控制点的建立,以及时间量的正确量测,对摄影测试精度有很大影响。

基于图像测量技术的飞机着陆段运动参数测量

介绍了利用数字高速像机对飞机着瞬间运动参数测量的方法。通过合理选取测量区域,布设测量站点,利用多台摄影机联合组网等措施扩展测量范围,解决了由于飞行员难以把握着陆点位置而失去对关键点的测量问题。同时,应用摄影测量原理,对高速像机进行标校,解算出其畸变参数,并获得正摄影像,进而对起落架机轮及机身测量标志进行基于亚像素的跟踪判读。对判读数据进行处理,得到了飞机着陆道面段的运动轨迹、速度等数据。结合真实飞行试验对测量结果进行了分析,数据结论准确。

一种超高射速武器连发初速测试方法

针对超高射速武器连发初速测试需求,建立了一种高速相机与初速雷达联合测试的方法。采用两台高速相机、一台初速雷达构建测量系统,将光学测试高时空分辨能力与雷达高精度测速能力相结合,在利用高速相机测量瞬时速度的基础上,通过特定距离相对速度降标定,实现连发初速精确测量。实验结果表明:该方法适用于9 000发/min射速情况下连发初速测试,测量精度优于1‰;该方法适用于武器性能试验中超高射速武器连发初速测试工作。

基于图像的高速摄像自动触发方法研究

针对传统通过人工触发控制高速摄像机拍摄子母弹飞行过程来评估子母弹毁伤效能的方法受触发人员、天气和环境的影响比较大且不能实现无人值守这一现状,提出了一种通过判断靶场中子母弹和烟雾的状态进行高速摄像自动触发的方法。该方法应用自适应混合高斯模型来更新背景图像,采用数字减影法、OTSU阈值分割算法实现背景图像中目标的分割,统计分割后目标图像的面积,直线拟合连续帧统计的结果,最后给出系统触发条件。实验结果表明:该方法能够满足靶场实验实时性和可靠性的要求。

一种炮口扰动三维参数的光学测量方法

针对大口径火炮炮口扰动三维参数的测量问题,提出一种基于光学图像三角测量原理的炮口扰动测量方法。首先简述光学图像测量原理,而后研究基于标定板的相机标定方法,以及基于标志点区域模板的亚像素定位方法,实现相机内外参数的优化,以及标志点自动检测与定位,最后建立立体交会模型,利用最小二乘法求解出空间点三维坐标。此外,分析影响测量精度因素,为光学三角测量提供参考。实验结果表明:该方法能够准确获取炮口扰动规律,空间定位精度及位移测量精度优于0.5 mm,满足炮口扰动工程测试需求并为武器系统设计验证提供数据支撑。

基于大数据的导线悬垂面脱冰跳跃高速摄影测量方法研究

针对输电线路在冬季覆冰期间导线脱冰跳跃时的精确测量需求,研究了一种基于大数据的导线悬垂面摄影测量方法,讨论了基于此技术方案的高速摄影性能及主要算法及便携式脱冰跳跃摄影测量仪的制备方法。根据导线脱冰跳跃时悬垂面的摄影测量数学模型和数据采集模型,通过数据的有效帧的梳状区域连续判定法实现了数据的有效梳理,获得了有效的数据。实验结果表明,基于大数据的摄影测量方法,通过大量数据对本文提出的方法进行学习和训练,得到高速摄影测量方法在悬垂面摄影测量的精度与影像在悬垂面处的空间分辨率基本相当,能很好地捕捉导线在脱冰跳跃情况下的舞动状况,对于导线脱冰跳跃和雷击这类随机短促突发事件的高速影像采集的情况能够得到很好地应用。

基于单站摄影测量的高铁轨道板检测方法研究

结合国内外高铁轨道板检测技术的研究现状,〖HT5〗〖HT5"〗对比传统的轨道板检测技术、全站仪检测技术、激光跟踪仪检测技术、摄影测量检测技术的发展历程、检测方式的差异、精度和效率,本文通过大量的实验,设计出了最优化的辅助测量棒,通过实验数据分析,得出了具体的外观设计和物理尺寸,设计出了特定的圆形标签,通过相关算法完成中心坐标提取,最终实现了基于单站的摄影测量方法进行高铁轨道板检测。与以往的摄影测量检测技术相比,本文提出的方法不需贴标签点,避免了贴标签花费大量时间,同时绕过了标签编号的问题,节约了大量的检测时间。借助设计的辅助测量棒测量点位可不通视,通过实际的实验,解算点位的精度也能符合轨道板检测的要求,总体性价比较高。结论表明:在高铁轨道板的检测上,对比以往的技术,从精度和检测效率两个方面分析,基于单站的摄影测量方法,不仅节省了大量时间,同时解算结果也符合高铁轨道板检测的精度要求,但是在摄像机主光轴方向上,随着距离的增大,摄像机坐标系下Z值的精度影响较大,X值和Y值受影响较小,精度较好。

多目高速摄影相机的水中微气泡参数测量

针对水中微气泡识别测量精度低的问题,该文提出一种基于多目高速摄影测量的水中微气泡参数测量方法,首先利用4台工业高速摄影相机搭建了多目摄影测量气泡观测系统,对水中的微气泡进行了采集,然后通过4台相机的正交双目测量技术计算出气泡的三维位置,并基于轮廓视觉包络方法对其三维模型进行了重建。在此基础上,通过测量生成的三维模型获取了气体夹带气泡的轨迹和气体夹带气泡的体积。实验表明,该方法在测量单个气泡体积的误差仅为0.31mm^(3),气泡个数的识别率高达99%,准确率为98.3%。说明该文提出的方法能有效地模拟出三维气泡的运动过程和轨迹,并精确获取气泡的体积。

基于高速像机阵列的起飞着陆段航迹测量技术

针对GPS采样频率低、动态精度差的问题,为了在飞机起降性能测试课题中获取更高频率、更高精度的位置、速度等参数信息,利用高速像机阵列对飞机的起飞着陆运动过程进行接力拍摄,通过对各站点高速像机拍摄到的图像序列分析处理,利用数字图像处理技术、近景数字摄影测量三维直接线性变换(DLT)等算法,解算出了飞机的位置及速度数据。该方法对其他类似飞行物的轨迹测量具有指导意义。

金属矿山高速率筑坝尾矿库稳定性分析

以四川省攀枝花市虹亦钒钛磁铁矿五道沟尾矿库为例,利用无人机摄影测量技术采集数据,建立三维模型,计算其筑坝速率。在此基础上,利用DEM及点云剖面进行表观变形分析,然后利用渗流场模拟计算浸润线分布情况,最后采用极限平衡法耦合分析坝体稳定性。分析结果表明:五道沟尾矿库筑坝速率为24.89 m/a,属高速率筑坝;2期坝体DEM及点云剖面数据基本重合,变形甚微;浸润线埋深明显大于规范要求;采用简化毕肖普法和瑞典圆弧法计算正常运行、洪水运行和特殊运行工况条件下的坝体安全系数均大于规范值,表明五道沟尾矿库在经历高速率筑坝且渗流场达到稳定状态后,在正常运行、洪水运行和特殊运行工况下整体处于稳定状态。