[发明专利]单相机测量三维起落架机轮中心位移方法

摘要

单相机测量三维起落架机轮中心位移方法，首先标定相机的内参数，在安装高速摄影机，并对准标记面，捕获机轮运动图像；而后在一个标记板安装多个标记，轮心标记用于测量机轮中心位移，其它为辅助标记，根据已知点之间的距离和计算的不同点之间的距离建立目标优化函数，利用公式迭代求解；若无法直接拍摄到轮心标记，要求轮心标记和辅助标记不共面，先根据辅助标记建立优化目标函数求解出辅助标记点的坐标，再根据轮心标记和辅助标记之间的距离建立优化目标函数，再一次使用Levenberg‑Marquardt公式迭代求解出轮心标记的位移，最终通过求解方程组和坐标变换得到“外八字式”起落架在落震试验中的机轮中心位移。

主权项

1.单相机测量三维起落架机轮中心位移方法，其特征在于，具体步骤如下：1)首先标定相机的内参数；2)安装高速摄影机，并对准标记面，捕获机轮运动图像；3)在标记板上安装有多个标记，轮心标记用于测量机轮中心位移，其它为辅助标记，轮心标记与辅助标记分别为点A1，…，An，世界坐标系为oxyz，相机坐标系为o′x′y′z′，点A1，…，An在相机中的像点分别为点A1′，…，An′，于是在相机坐标系中有单位矢量：同理，对点A2，…，An可得到单位矢量n2，…，nn，由于A1，…，An是标记板上的已知点，那么A1，…，An之间的实际距离已知，于是得到其中，l_ij为点A_i和点A_j之间的距离，λ_i为是待求的未知量，方程(2)的第三式中一共有个方程，n个未知量；假定点A_i和点A_j之间的真实距离为采用如下目标优化函数：mins(λ)＝min||f(λ)||2     (3)其中，再假定▽f(λ_k)是列满秩，于是迭代格式为λk+1＝λk‑[▽f(λk)T▽f(λk)]‑1▽f(λk)Tf(λk)    (4)上式称为Gauss‑Newton公式，对于▽f(λk)不是列满秩，使用Levenberg‑Marquardt公式迭代求解：其中，I为单位矩阵，μ是一个自适应的正数，求出λ之后，在相机坐标系下轮心标记的坐标是：于是求得机轮中心点在相机坐标系下的位移；通过相机坐标系和世界坐标系的关系，经过坐标变换，可得在世界坐标系下的机轮中心位移。