CN103364171A - 一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，首先根据模型运动范围调整相机的位置和姿态，标定出经过玻璃观察窗后相机的成像模型。利用新的成像模型测量模型上标识点的三维坐标，并转换到风洞坐标系下，计算出模型在风洞坐标系下的空间姿态。本发明可解决视频测量系统在高速风洞中应用的局限性，有效地提高了高速风洞模型姿态的测量精度。

Description

一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，主要是将视频测量系统相机置于高速风洞外部，经过玻璃观察窗测量风洞内部模型相对于风洞的空间姿态。

背景技术

随着现代飞行器对飞行品质、稳定性和机动性等要求的不断提高，其各个设计环节的精细化要求也越来越严格。飞行器设计大致可分为气动、载荷、强度和结构设计等环节，其中气动设计是整个飞行器设计的基础。

风洞试验是获取气动数据的主要途径。在风洞试验中，姿态角是基础数据，直接决定着风洞试验模拟的精度。传统的姿态角测量主要借助于加速度传感器、激光传感器和伺服加速度计等，这些方法都存在一定的缺陷，诸如测量角度单一、精度不高、易于损坏及实时性差等。因此，迫切需要一种精度高、实时性好的姿态角测量方法以满足日益精细化的风洞试验要求。

基于立体视觉原理的视频测量技术具有精度高、实时性好、处理灵活方便的优点，自上世纪90年代开始在风洞试验中推广应用。风洞试验过程中，系统通过测量模型上标识点的空间位置实时计算模型的姿态角。视频测量系统获取的标识点三维坐标值是以相机坐标系为基准，因此风洞试验要求在满足相机的观测视场的同时保证其安装基准不发生振动。对于低速风洞，其试验段结构尺寸大、来流速度低，将相机置于风洞内部即可直接测量模型姿态。而对大部分的高速风洞，受试验段结构尺寸的限制及高速来流对相机安装基准冲击的影响，必须将相机放在风洞外部，通过玻璃观察窗测量模型的空间姿态。为了满足风洞试验段结构和玻璃窗的强度及加工要求，观察窗直径有限（通常在1米以内），且跨音速试验段有双层观察窗。再者，光线通过玻璃观察窗时存在折射现象，而视频测量系统的成像模型是以光线沿直线传播为前提。综上，相机观测视场的限制与光线经过玻璃时的折射问题限制了视频测量系统在高速风洞模型姿态测量中的应用。

发明内容

本发明的技术解决问题为：克服现有技术的不足，提供了一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，利用置于风洞外部的视频测量系统测量模型上标识点在风洞坐标系下的三维坐标，再通过刚体计算得到模型的空间姿态。

本发明的技术解决方案为：

一种高速风洞模型姿态视频测量系统，包括：风洞标定靶、玻璃观察窗、风洞、飞行器模型、观察窗标定靶、像机支架和视频测量系统像机；

飞行器模型位于风洞内部，通过相机支架调整视频测量系统相机的位置，使得高速风洞吹风过程中飞行器模型上标识点始终处于视频测量系统相机的观测视场内，观察窗标定靶固定在风洞的玻璃观察窗上，风洞标定靶固定在风洞内壁上。

根据权利要求1所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：所述观察窗标定靶和风洞标定靶均位于视频测量系统相机的观测视场内。

根据权利要求1所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：所述相机支架包括万向接头、上支臂、锁紧螺钉、下支臂和底盘，其中，万向接头又包括旋转球头、挡环、销子、压紧螺钉和支座；

视频测量系统相机与万向接头之间通过旋转球头上的内螺纹连接，旋转球头的球头部分置于支座的球窝内，挡环在球窝口卡住旋转球头，销子将挡环和支座固定在一起；旋转球头通过压紧螺钉锁定在固定的位置；上支臂的一端与支座螺纹连接，上支臂在下支臂中上下滑动和旋转，通过锁紧螺钉固定，底盘为所述相机支架的支撑平台。

根据权利要求3所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：视频测量系统相机的重心通过上支臂调整到下支臂的轴线上。

一种基于权利要求1所述高速风洞模型姿态视频测量系统实现的测量方法，包括如下步骤：

（1）将观察窗标定靶固定在所述高速风洞的观察窗玻璃平面上，将视频测量系统相机置于观察窗外部对所述观察窗标定靶成像，得到观察窗标定靶上标识点在测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（2）根据步骤（1）中得到的所述三维坐标计算出视频测量系统相机坐标系与所述高速风洞的观察窗玻璃平面所在坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵；

（3）确定光线经玻璃折射后的折射偏移量；

（4）令视频测量系统相机直接对所述高速风洞内部的飞行器模型进行成像，得到该飞行器模型上标识点在测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（5）将步骤（3）中得到的折射偏移量叠加到步骤（4）中得到的飞行器模型上标识点的三维坐标上，得到校正后的飞行器模型上标识点的三维坐标值；

（6）令在视频测量系统相机对风洞标定靶进行成像，得到风洞标定靶上标识点在测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（7）将步骤（3）中得到的折射偏移量叠加到步骤（6）中所述风洞标定靶上标识点的三维坐标上，得到校正后的风洞标定靶上标识点在测量系统相机坐标系下的三维坐标值；

（8）根据步骤（7）中得到的所述校正后的三维坐标计算出视频测量系统相机坐标系与高速风洞坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵；

（9）通过步骤（8）中的坐标系间的转换矩阵，将步骤（5）中得到的校正后的飞行器模型上标识点的三维坐标值转换到风洞坐标系下，进而得到飞行器模型相对于风洞的姿态。

根据权利要求5所示的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：所述步骤（2）中计算出相机坐标系与所述高速风洞的观察窗玻璃平面所在坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵M=R+T，其中，R和T通过公式 $\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+T=\left[\begin{array}{ccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{t}_x\\ t_y\\ t_z\end{array}\right]$ 计算得到，[X Y Z]^T为标识点在标定靶坐标系下的坐标，[X_C Y_C Z_C]^T为标识点在相机坐标系下的坐标。

根据权利要求5所示的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：所述步骤（3）中确定光线经玻璃折射后的折射偏移量具体方法为：

（7.1）取视频测量系统相机坐标系原点O_C及入射光线与图像坐标系交点S，原点O_C和交点S在相机坐标系下的坐标分别为（x,y,l）和（0,0,0），则交点S与原点O_C在标定靶坐标系下的坐标为： $\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\\ y_1& y_2\\ z_1& z_2\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{cc}0& x\\ 0& y\\ 0& l\end{array}\right]+T;$

（7.2）通过公式

计算出入射光线与观察窗玻璃平面的夹角θ_i：

（7.3）计算出所述视频测量系统测量值相对真实值在标定靶坐标系下的偏移量如下：ΔX=-b·tgθ_Di，ΔY=d(tgθ_Mi-tgθ_Mr)，ΔZ=-O_U·ctgθ_Ui-b，式中b为平行于Z轴且过视频测量系统直接获取位置点的直线和折射光线的交点到真实位置点沿Z方向的距离；θ_Di为下部折射光线与Z轴的夹角；d为观察窗玻璃的厚度;θ_Mi和θ_Mr分别为XOY平面上入射光线的入射角和折射角；θ_Ui为下部折射光线与Z轴的夹角；

（7.4）在视频测量系统相机坐标系下的偏移量ΔX_c,ΔY_c和ΔZ_c可表示为：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_c\\ {\mathrm{\ΔY}}_c\\ {\mathrm{\ΔZ}}_c\\ 1\end{array}\right]=M^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔX}\\ \mathrm{\ΔY}\\ \mathrm{\ΔZ}\\ 1\end{array}\right],$ 则标识点在视频测量系统相机坐标系下的真实坐标为(X_c+ΔX_c,Y_c+ΔY_c,Z_c+ΔZ_c)。

根据权利要求5所述的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：将观察窗标定靶固定在观察窗玻璃面上，其中观察窗标定靶坐标系的XOY面与玻璃平面重合。

本发明与现有技术相比的优点为：

（1）本发明一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，将测量系统直接置于风洞外部，避免了吹风过程中高速气流对视频测量系统相机安装基准的冲击；同时，测量系统直接置于风洞外部右解决了因风洞试验段结构尺寸的限制而导致的模型不在系统测量视场内的问题，将视频测量系统的应用拓展到小尺寸的高速风洞。

（2）本发明一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，通过设计的相机支架调整视频测量系统相机的位置和方向，最大限度地提高了视频测量系统的观察视场。

（3）本发明一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法，将视频测量系统光线通过观察窗玻璃时的折射偏移叠加到成像模型，提高了模型姿态的最终测量精度。

附图说明：

图1为高速风洞模型姿态视频测量系统示意图

图2为相机支架结构示意图

图3万向节结构示意图

图4为标定靶形状、布点方式及坐标系设置示意图

图5为相机坐标系与目标坐标系间转换关系示意图

图6为飞行器姿态测量流程图

图7为图像坐标系、摄像机坐标系、标定靶坐标系与目标坐标系间相互位置关系示意图

图8为光线折射偏移校正原理图

图9、图10和图11分别为图8中局部区域I、II和III的放大图。

具体实施方式：

如图1、图2和图3所示，一种高速风洞模型姿态视频测量系统，包括风洞标定靶1、玻璃观察窗2、风洞3、飞行器模型4、观察窗标定靶5、像机支架6和视频测量系统像机7，其中像机支架6包括万向接头8、上支臂9、锁紧螺钉10、下支臂11和底盘12，像机支架6中的万向接头8又包括旋转球头13、挡环14、销子15、压紧螺钉16和支座17；

视频测量系统像机7置于风洞3上玻璃观察窗2的外部，风洞标定靶1固定在风洞3的内壁上，观察窗标定靶5固定在风洞3的玻璃观察窗2上；视频测量系统相机7与万向接头8之间通过旋转球头13上的内螺纹连接，旋转球头13的球头部分置于支座17的球窝内，挡环8在球窝口卡住旋转球头13，销子15将挡环14和支座17固定在一起，上支臂9在下支臂11中可以上下自由滑动和旋转，通过锁紧螺钉10固定，视频测量系统相机7的重心通过上支臂9的结构外形调整到下支臂11的轴线上。

根据飞行器模型4的运动范围，利用像机支架6调整视频测量系统像机7的位置和方向，保证飞行器模型4上的标识点吹风过程中始终处于视频测量系统相机7的观测视场内。然后通过锁紧螺钉10将上支臂9固定在下支臂11内，压紧螺钉16将锁定将旋转球头13固定在支座17。

图5为本发明一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法所涉及到的各坐标系之间关系示意图。根据风洞试验要求调整视频测量系统相机7的姿态后，在玻璃观察窗2上固定观察窗标定靶5，计算出视频测量系统相机坐标系和观察窗标定靶坐标系之间的转换矩阵，根据立体视觉原理和光线折射原理得到视频测量系统经过玻璃观察窗2后的成像模型。利用校正后的成像模型测量飞行器模型4上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标；再利用视频测量系统对风洞标定靶1成像，获取视频测量系统相机坐标系和风洞坐标系之间的转换矩阵，将飞行器模型4上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标换算到风洞坐标系下，最终计算出飞行器模型4在风洞3内的姿态。

图6为本发明一种高速风洞模型姿态视频测量系统及测量方法的流程图，飞行器模型4相对于风洞3的姿态测量具体步骤如下：

（1）观察窗标定靶5结构示意图如图4所示，建立标定靶坐标系O-XYZ，将标定靶固定在所述高速风洞的观察窗玻璃平面上，其中XOY面与玻璃平面重合，将视频测量系统像机7置于玻璃观察窗2外部对所述标定靶成像，得到标定靶上标识点在视频测量系统像机坐标系下的三维坐标；

（2）观察窗标定靶5上各标识点在标定靶坐标系中的三维坐标已知，再根据步骤（1）中得到的所述三维坐标计算出视频测量系统像机坐标系与所述高速风洞的观察窗玻璃平面所在坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵。

视频测量系统像机坐标系到观察窗标定靶坐标系的变换矩阵M通过一个正交变换矩阵R和一个平移变换矩阵T实现，即公式1

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+T=\left[\begin{array}{ccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{t}_x\\ t_y\\ t_z\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，[X Y Z]^T为标识点在观察窗标定靶坐标系下的坐标，[X_C Y_C Z_C]^T为标识点在视频测量系统像机坐标系下的坐标，R是正交旋转矩阵，T=[t_x t_y t_z]^T是视频测量系统像机坐标系原点在观察窗标定靶坐标系中的坐标。

（3）确定光线经玻璃折射后的折射偏移量

如图7所示，入射光线与图像坐标平面的交点S的坐标为（x,y），焦距O_CO长度为l。取入射光线上点S与O_C，其在视频测量系统像机坐标系下的坐标分别为（x,y,l）和（0,0,0），则入射光线上点S与O_C在观察窗玻璃平面坐标系下的坐标为：

$\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\\ y_1& y_2\\ z_1& z_2\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{cc}0& x\\ 0& y\\ 0& l\end{array}\right]+T---\left(2\right)$

入射光线与观察窗标定靶坐标系XOY平面，即玻璃平面的夹角θ_i满足

$\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_i=\frac{z_2-z_1}{\sqrt{{(x_2-x_1)}^2+{(y_2-y_1)}^2}}---\left(3\right)$

标识点坐标偏移如图8所示，图中玻璃窗右侧上下两黑色粗实线为入射光线，左侧两黑色粗实线为定位系统进行三角求交计算重心位置时所用光线，细虚线为入射光线经过玻璃窗折射后的实际光线。如局部放大图9所示定位系统计算出的重心位置和标识点的实际位置分别为P_v和P_r，在观察窗标定靶坐标系下，计算结果相对实际位置沿Z轴的偏移量为

沿X轴的偏移量为

则

$\left.\begin{array}{c}a+b=O_D\·\mathrm{ctg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Di}}-O_U\·\mathrm{ctg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ui}}\\ a\·\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Di}}=b\·\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ui}}\end{array}\right\}\⇒a,b---\left(4\right)$

则有：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ΔZ}=-O_U\·\mathrm{ctg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ui}}-b\\ \mathrm{\ΔX}=-a\·\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ui}}=-b\·\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Di}}\end{array}\right.---\left(5\right)$

计算结果相对实际位置沿Y方向的偏移为视频测量系统的中间像机投射光线经过玻璃窗时的偏移量，有：

ΔY=d(tgθ_Mi-tgθ_Mr)         （6）

如图10和图11所示，当投射角、玻璃厚度及折射率已知时，单个光线折射角和折射偏移量利用公式（7）计算：

$\begin{array}{c}n=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{\sin {\mathrm{\θ}}_r}\⇒{\mathrm{\θ}}_r=\arcsin \left(\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_i}{n}\right)\\ O=d(\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_i-\mathrm{tg}{\mathrm{\θ}}_r)\end{array}---\left(7\right)$

由上述公式（1）～（7）可分别计算出三个镜头的折射角和折射偏移量θ_Ur,O_U、θ_Mr,O_M与θ_Dr,O_D。

（4）标识点坐标折射偏移校正

公式（5）和（6）计算出的ΔX,ΔY和ΔZ是标识点在玻璃观察窗平面坐标系下的坐标偏移量，最后需要将它们转换为标识点在视频测量系统像机坐标系下的偏移量ΔX_c,ΔY_c和ΔZ_c

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_c\\ {\mathrm{\ΔY}}_c\\ {\mathrm{\ΔZ}}_c\\ 1\end{array}\right]=M^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔX}\\ \mathrm{\ΔY}\\ \mathrm{\ΔZ}\\ 1\end{array}\right]---\left(8\right)$

令视频测量系统像机7直接对所述高速风洞3内部的飞行器模型4进行成像，得到该模型上标识点在视频测量系统像机坐标系下的三维坐标；将公式（8）中得到的转换后的折射偏移量叠加到视频测量系统直接测量得到的标识点的三维坐标上，得到校正后的标识点三维坐标值为(X_c+ΔX_c,Y_c+ΔY_c,Z_c+ΔZ_c)。

（5）令视频测量系统相机7对风洞标定靶1进行成像，得到风洞标定靶上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标。同步骤（2）原理，计算出视频测量系统相机坐标系和风洞坐标系之间的转换矩阵；利用该转换矩阵将步骤（4）中得到的校正后的飞行器模型4上标识点的三维坐标值转换到风洞坐标系下，进而得到飞行器模型4相对于风洞3的姿态。

Claims (8)

1.一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于包括：风洞标定靶（1）、玻璃观察窗（2）、风洞（3）、飞行器模型（4）、观察窗标定靶（5）、像机支架（6）和视频测量系统像机（7）；

飞行器模型（4）位于风洞（3）内部，通过相机支架（6）调整视频测量系统相机（7）的位置，使得高速风洞吹风过程中飞行器模型（4）上标识点始终处于视频测量系统相机（7）的观测视场内，观察窗标定靶（5）固定在风洞（3）的玻璃观察窗（2）上，风洞标定靶（1）固定在风洞（3）内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：所述观察窗标定靶（5）和风洞标定靶（1）均位于视频测量系统相机（7）的观测视场内。

3.根据权利要求1所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：所述相机支架（6）包括万向接头（8）、上支臂（9）、锁紧螺钉（10）、下支臂（11）和底盘（12），其中，万向接头（8）又包括旋转球头（13）、挡环（14）、销子（15）、压紧螺钉（16）和支座（17）；

视频测量系统相机（7）与万向接头（8）之间通过旋转球头（13）上的内螺纹连接，旋转球头（13）的球头部分置于支座（17）的球窝内，挡环（8）在球窝口卡住旋转球头（13），销子（15）将挡环（14）和支座（17）固定在一起；旋转球头（13）通过压紧螺钉（16）锁定在固定的位置；上支臂（9）的一端与支座（17）螺纹连接，上支臂（9）在下支臂（11）中上下滑动和旋转，通过锁紧螺钉（10）固定，底盘（12）为所述相机支架（6）的支撑平台。

4.根据权利要求3所述的一种高速风洞模型姿态视频测量系统，其特征在于：视频测量系统相机（7）的重心通过上支臂（9）调整到下支臂（11）的轴线上。

5.一种基于权利要求1所述高速风洞模型姿态视频测量系统实现的测量方法，其特征在于步骤如下：

（1）将观察窗标定靶（5）固定在所述高速风洞玻璃观察窗（2）的平面上，将视频测量系统相机（7）置于玻璃观察窗（2）外部对所述观察窗标定靶（5）成像，得到观察窗标定靶（5）上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（2）根据步骤（1）中得到的所述三维坐标计算出视频测量系统相机坐标系与所述高速风洞的玻璃观察窗平面所在坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵；

（3）确定光线经玻璃折射后的折射偏移量；

（4）令视频测量系统相机（7）直接对所述高速风洞（3）内部的飞行器模型（4）进行成像，得到该飞行器模型上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（5）将步骤（3）中得到的折射偏移量叠加到步骤（4）中得到的飞行器模型上标识点的三维坐标上，得到校正后的飞行器模型上标识点的三维坐标值；

（6）令在视频测量系统相机（7）对风洞标定靶（1）进行成像，得到风洞标定靶上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标；

（7）将步骤（3）中得到的折射偏移量叠加到步骤（6）中所述风洞标定靶上标识点的三维坐标上，得到校正后的风洞标定靶上标识点在视频测量系统相机坐标系下的三维坐标值；

（8）根据步骤（7）中得到的所述校正后的三维坐标计算出视频测量系统相机坐标系与高速风洞坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵；

（9）通过步骤（8）中的坐标系间的转换矩阵，将步骤（5）中得到的校正后的飞行器模型上标识点的三维坐标值转换到风洞坐标系下，进而得到飞行器模型相对于风洞的姿态。

6.根据权利要求5所示的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：所述步骤（2）中计算出视频测量系统相机坐标系与所述高速风洞的玻璃观察窗平面所在坐标系之间的空间位置关系，得到坐标系间的转换矩阵M=R+T，其中，R和T通过公式 $\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+T=\left[\begin{array}{ccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_C\\ Y_C\\ Z_C\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{t}_x\\ t_y\\ t_z\end{array}\right]\·$ 计算得到，[X Y Z]^T为标识点在标定靶坐标系下的坐标，[X_C Y_C Z_C]^T为标识点在相机坐标系下的坐标。

7.根据权利要求5所示的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：所述步骤（3）中确定光线经玻璃折射后的折射偏移量的具体方法为：

（7.1）取视频测量系统相机坐标系原点O_C及入射光线与图像坐标系交点S，原点O_C和交点S在相机坐标系下的坐标分别为（x,y,l）和（0,0,0），则交点S与原点O_C在标定靶坐标系下的坐标为： $\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\\ y_1& y_2\\ z_1& z_2\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{cc}0& x\\ 0& y\\ 0& l\end{array}\right]+T;$

（7.2）通过公式

计算出入射光线与观察窗玻璃平面的夹角θ_i：

（7.3）计算出所述视频测量系统测量值相对真实值在标定靶坐标系下的偏移量如下：ΔX=-b·tgθ_Di，ΔY=d(tgθ_Mi-tgθ_Mr)，ΔZ=-O_U·ctgθ_Ui-b，式中b为平行于Z轴且过视频测量系统直接获取位置点的直线和折射光线的交点到真实位置点沿Z方向的距离；θ_Di为下部折射光线与Z轴的夹角；d为观察窗玻璃的厚度;θ_Mi和θ_Mr分别为XOY平面上入射光线的入射角和折射角；θ_Ui为下部折射光线与Z轴的夹角；

（7.4）在视频测量系统相机坐标系下的偏移量ΔX_c,ΔY_c和ΔZ_c可表示为：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔX}}_c\\ {\mathrm{\ΔY}}_c\\ {\mathrm{\ΔZ}}_c\\ 1\end{array}\right]=M^{-1}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔX}\\ \mathrm{\ΔY}\\ \mathrm{\ΔZ}\\ 1\end{array}\right],$ 则标识点在视频测量系统相机坐标系下的真实坐标为(X_c+ΔX_c,Y_c+ΔY_c,Z_c+ΔZ_c)。

8.根据权利要求5所述的一种高速风洞模型姿态视频测量方法，其特征在于：将观察窗标定靶（5）固定在玻璃观察窗（2）上，其中观察窗标定靶坐标系的XOY面与玻璃平面重合。

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