基于平面靶的多气泡虚拟三维测量系统标定-论文.pdf

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1、第47卷第5期天津大学学报(自然科学与工程技术版)、，o1．47NO．52014年5月JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)Mav2014D0I：10．11784／tdxbz201211013基于平面靶的多气泡虚拟三维测量系统标定薛婷一，黄剑，2曲立群一，葛鹏辉，。(1．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072；2．天津市过程检测与控制重点实验室，天津300072)摘要：基于单台高速摄像机和两组反射镜建立多气泡虚拟三维测量系统，根据立体视觉测量原理及投

2、影变换模型，以平面靶为标定基准，通过镜头畸变校正与非线性算法优化，对系统中的左右虚拟摄像机及传感器参数进行标定，并应用于气液两相流中多气泡的实际测量．结果表明：使用平面靶标定的虚拟三维系统测量误差小于0．06mm，可精确重建多气泡三维轨迹，实验结果具备可靠性和适用性．关键词：多气泡；三维测量；虚拟立体视觉；标定；平面靶中图分类号：TP212．1文献标志码：A文章编号：0493．2137(2014)05—0441—05CalibrationofVirtualThree—DimensionalSysteminMulti

3、—BubbleMeasurementBasedonPlanarTargetXueTing’，HuangJian’，QuLiqun’，GePenghui’(1．SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．TianjinKeyLaboratoryofProcessMeasurementandControl，Tianjin300072，China)Abstract：Thevirtualthree-di

4、mensionalsysteminmulti-·bubblemeasurementbasedonasinglehigh-·speedcameraandtwopairsofmirrorsensorgroupswasconstructed．Themeasurementmodelandtheperspectivetransformationmodelofthevirtualthree-dimensionalvisionwereanalyzed．Basedonthecalibrationofthelensdistortio

5、nandthenonlinearoptimizationalgorithm，therightandleftvirtualcamerasandthestereovisionsensorwerecalibratedre-spectivelybytheplanartargetrespectively．Thesystemwasthenusedfortheactualmeasurementofmulti-bubblesingas—liquidtwo—phaseflow．Experimentalresultsshowthatt

6、hemeasurementerrorofvirtualthree-dimensionalsystemcalibratedbyplanartargetissmallerthan0．06mm．Thethree—dimensionaltrajectoriesofmulti-bubblescanberecon-structedaccurately，andtheoutcomeisreliableandapplicable．Keywords：multi-bubble；three-dimensionalmeasurement；v

7、irtualstereoscopicvision；calibration；planartarget气液两相流作为两相流的一个重要分支，在能笔者建立了由单台高速摄像机和两组反射镜组源、水利、环保、机械等诸多领域都已得到了日益广成的气液两相流虚拟三维测量平台，根据其双视角图泛的应用，具有重要的研究价值．其应用效果在很大像，对两相流中的气泡形态及其运动特性进行研究，程度上取决于气泡运动形态以及分散相和连续相之准确测定气泡三维特征参数．以该系统替代传统的间的相互作用L1J，因此，需要对气液两相流中气泡的由两台高速摄像机组成

8、的三维测量系统，可使两虚拟关键特征参数进行三维测量．摄像机图像信号采集严格同步，在很大程度上降低了近年来，基于高速摄影技术的测量方法愈来愈多对实验设备及设施安装的要求，并极大地节约了成地用于两*HI多相流特征参数测量，其非接触、高精本，使整个实验系统更加紧凑易实施．度、无扰、瞬态等优势逐渐成为国内外研究和应用开标定是气泡特征参数三维测量和重建的先决条发的前沿