基于立體視覺的天線陣面姿態測量技術

冀芳 何紅麗 張建花

【摘要】在以高清數字攝像機為核心的高精度天線陣面姿態測量系統中，根據小孔成像原理，建立了攝像機成像過程中的投影變換模型。根據雙相機交匯原理，獲取空間點的三維坐標，結合立體視覺測量原理建立了天線陣面三位姿態測量方法。

【關鍵詞】立體視覺；天線陣面；攝像機標定；姿態參數

引言

某機載通信天線在飛機上安裝之前，要在試驗室內完成收發天線定向試驗測量。定向測量在搖擺臺上進行，天線陣面可360度旋轉，角速度為每秒7度到8度，俯仰變化范圍為-20度到90度，測量精度為0.2°，測量接收與發射天線陣面運動過程中的姿態變化，確定兩個天線的定向誤差大小。要完成此工作，需要構建一套基于立體視覺的天線陣面姿態測量系統。該系統利用高清攝像機兩兩組成一組進行交匯，測量視角進行360度全覆蓋，實時獲取天線陣面的姿態圖像，完成天線陣面的姿態測量。

1、測量原理

如圖1所示為測量系統示意圖，該測量系統主要由高清攝像機、GPS時碼系統、高清視頻圖像采集分系統、數據處理分系統組成。高清攝像機兩兩一組交匯對天線陣面進行拍攝，采用攝像機標定、空間三維坐標求取、姿態參數求解等關鍵技術，實現對天線陣面姿態的測量，得到天線面的三維姿態信息。

圖1 測量系統示意圖

1.1攝像機標定

在立體視覺系統進行測量中，首先要對攝像機標定，建立測量坐標系基準[1-2]。在不考慮畸變的情況下，攝像機成像模型一般采用小孔成像模型，也稱為線性模型。……