动态摆角测量的单目非标定方法

作     者：非正亮 李佳田 何烽 

作者机构：昆明理工大学国土资源工程学院 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(41561082)项目资助 

主　　题：单目视觉 动态摆角 标记点检测 相机标定 滤波平滑 

摘      要：动力控制工程实现消摆需精确测量摆角，而双目摆角测量方法精度依赖相机标定结果，相机位置变化会对测量结果产生偏差，且难以高效稳定地测量。为解决以上问题，提出一种单目非标定测量方法。首先，连续捕捉目标图像，结合卡尔曼滤波颜色空间转换法定位标记点位置。其次，基于交比进行坐标转换，与初始位置对比，由三角变换算出实时摆角。最后，应用高斯与均值结合的滤波方法进行平滑处理，并与姿态传感器结果对比验证。实验结果为：在变速、匀速两种运动状态下与双目方法的对比表明，变速运动状态下最大摆角为1.871°，同时刻与传感器的最大角度误差为0.184°，相较于双目方法精度提高了0.018°；匀速运动状态下最大摆角为3.075°，与传感器的最大角度误差为0.259°，相较于双目方法精度提高了0.021°，计算效率提高了133.3%。相机位置发生偏差用标定方法计算出的值与传感器最大角度误差超过0.5°，非标定方法不高于0.3°，能有效消除偏差实现动态摆角的准确测量。