基于雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)的無人機(jī)穩(wěn)定性評(píng)測(cè)

(廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

一、基本原理

雙目立體視覺測(cè)量的基本原理就是使用兩個(gè)攝像機(jī)成一定角度對(duì)被測(cè)物進(jìn)行三維測(cè)量[2]，兩個(gè)有一定角度的相機(jī)拍攝到被測(cè)物體不同方向在不同攝像機(jī)中的圖像，這兩張圖像經(jīng)過圖像處理，由于從不同角度拍攝，所以這兩張圖像會(huì)有視差，然后在結(jié)合標(biāo)定出來的攝像機(jī)參數(shù)就可以得到被測(cè)物體的空間三維坐標(biāo)[3]。

如圖1所示，空間點(diǎn)的P(xw,yw,zw)，在兩臺(tái)圖像平面上的成像點(diǎn)。

圖1 雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)原理圖

圖2 測(cè)量系統(tǒng)原理圖

二、實(shí)驗(yàn)器材

(1)本次實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)器材是DJI-Spark無人機(jī)，這款無人機(jī)體積小，操控容易，避障功能強(qiáng)大并且結(jié)合了機(jī)器視覺和采用UltraSmooth機(jī)械云臺(tái)可以盡可能地減輕無人機(jī)懸停時(shí)的振動(dòng)，而且拍攝的圖像采用1/2.3英寸CMOS鏡頭，有效像素可達(dá)到1200萬，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

(2)雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)的相機(jī)采用兩臺(tái)FASTCAM SA3攝像機(jī)。

圖3 無人機(jī)照片

三、實(shí)驗(yàn)布置和測(cè)量

本次實(shí)驗(yàn)采用雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)對(duì)正在進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量的DJI-Spark無人機(jī)進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)軌跡采集。

(1)首先進(jìn)行試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，把高速攝像機(jī)的位置按照結(jié)構(gòu)最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)擺放，攝像機(jī)之間的距離、測(cè)量系統(tǒng)離無人機(jī)之間的距離還有攝像機(jī)之間的夾角都要調(diào)整好，若是實(shí)驗(yàn)環(huán)境光線不充足，將補(bǔ)光燈放在合適的位置。

(2)在無人機(jī)的后面粘貼人工自制的散斑圖，以便雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)能夠更加精確地檢測(cè)到無人機(jī)在懸停時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

(3)通過攝像機(jī)測(cè)量系統(tǒng)可得到在無人機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)量時(shí)的空間三維坐標(biāo)。

四、結(jié)論

本文通過架設(shè)兩臺(tái)高速攝像機(jī)搭建的雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)對(duì)DJI-Spark無人機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到無人機(jī)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量懸停時(shí)的無人機(jī)機(jī)身受各種因素的影響導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)軌跡本文使用雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)能夠得到空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過雙目立體視覺測(cè)量系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行圖像采集和分析，得到無人機(jī)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)的空中運(yùn)動(dòng)軌跡，為無人機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量提供精度分析的依據(jù)。