[发明专利]一种基于计算机视觉的舵翼偏角检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的舵翼偏角检测方法，其特征在于，多个待测舵翼通过转轴安装在运载工具的相应安装位置处，所述方法包括：

利用两个相机分别采集运载工具左右两侧的图像，所述图像完整覆盖每侧的待测舵翼；

对所述图像进行预处理，并识别出所述待测舵翼的各角点位置；

根据每个所述待测舵翼的角点位置和运载工具表面的工装点位置，基于PnP算法得到单侧相机与世界坐标系的相对位姿关系；

根据所述相对位姿关系、所述待测舵翼的零位位置和安装位置，基于PnP算法得到单侧相机分别在舵翼理论位置坐标系和舵翼实际位置坐标系下的位置一和位置二，所述舵翼理论位置坐标系和舵翼实际位置坐标系共用坐标系原点及所述待测舵翼的转轴；

将所述位置一和位置二分别与坐标系原点构成的夹角作为所述待测舵翼的安装位置相对于零位位置的偏角，根据所述位置一和位置二的三维坐标计算所述偏角。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的舵翼偏角检测方法，其特征在于，所述对所述图像进行预处理，包括，对于每一侧的图像：

利用标定相机时得到的畸变向量对所述图像的径向与切向畸变进行矫正；采用中值滤波去除图像中的随机噪声点；将所述图像由RGB颜色域转换为HSV颜色域，根据所述待测舵翼的颜色调整HSV颜色的分割阈值，进行图像二值化操作，实现从复杂背景噪声中得到所需的ROI区域。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉的舵翼偏角检测方法，其特征在于，所述识别出所述待测舵翼的各角点位置，包括，对于每一侧的图像：

利用基于可调双阈值的Canny算子从一个所述ROI区域中提取出运载工具一侧的所有边缘，此时存在若干非闭合边缘与坏点，利用基于膨胀腐蚀的开闭运算扩张原非闭合边缘，同时消除坏点，得到若干闭合边缘轮廓；

根据所述待测舵翼的几何外形特征，对所得所述若干闭合边缘轮廓进行基于面积和轮廓嵌套层级关系的筛选，得到的待测舵翼外形轮廓为非规则闭合轮廓；使用基于概率Huogh的直线对所述非规则闭合轮廓进行直线拟合与多边形拟合，得到与所述待测舵翼几何外形一致的规则多边形轮廓；

遍历所得规则多边形轮廓的边缘像素点，使用基于空间矩的轮廓重心计算方法，对多个所述多边形轮廓的重心像素坐标进行比较，完成一侧视场中多个所述待测舵翼的区分；

提取每个所述多边形轮廓的各个角点，根据所述待测舵翼的几何外形特征，将所述角点与其在待测舵翼面上的位置一一对应，实现对所述待测舵翼的各角点位置的识别。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的舵翼偏角检测方法，其特征在于，所述根据每个所述待测舵翼的角点位置和运载工具表面的工装点位置，基于PnP算法得到单侧相机与世界坐标系的相对位姿关系，包括：

已知所述待测舵翼与运载工具的尺寸和相对空间关系，在所述运载工具的回转轴线上建立世界坐标系，获取运载工具表面的工装点位置在世界坐标系下的三维坐标；根据每个所述待测舵翼的角点位置和所述运载工具的尺寸，推算出所述待测舵翼的转轴点位置在世界坐标系下的三维坐标；

以所述相机为中心建立相机坐标系，根据所述转轴点位置和工装点位置在二维图像中的像素坐标，推算出所述转轴点位置和工装点位置在相机坐标系下的三维坐标；

将所述转轴点位置和工装点位置在两个坐标系下的三维坐标对应匹配，根据PnP算法解算出所述相机与世界坐标系的相对位姿关系，描述为第一旋转矩阵和第一平移矩阵。