CN114509203B - 一种试验模型表面psp测量压力的融合方法 - Google Patents

一种试验模型表面psp测量压力的融合方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于风洞技术领域，提供了一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法，包括如下步骤：步骤S10：获取试验模型的二维压力图和三维模型；步骤S20：将所述二维压力图映射至三维模型上。形成压力三维模型；步骤S30：根据映射结果，采用平滑的加权融合算法，计算压力三维模型表面的压力值。本申请中将具有压力值的二维压力图中的每个标记点的压力值映射至三维模型上，克服了现有技术中不同视角下的二维图难以融合的难点和缺点，将图的融合转换成了数值的融合，操作方法简单，获得的压力值精确度高。

Description

一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法
技术领域
本发明涉及风洞试验技术领域，尤其是涉及一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法。
背景技术
飞行器在空中飞行时，其表面会受到各种外界因素的影响，进而影响飞行器的飞行状态，因此，研究飞行器表面的受力情况，有利于进一步判断飞行器在不同受力情况下的飞行状态。
获取压力分布的非接触测量方法是压敏漆技术，压敏漆技术（PSP）利用发光涂层分子在特定波长激发光照射下其荧光强度随压力变化的现象，是将压力大小转变为光强信息后，再对图像进行处理，然后根据图像处理后的结果，计算出模型表面压力分布，其优点为：空间的分辨率比较高、不受模型自身结构的限制、不会破坏模型表面的流畅、可实现大面积范围内压力分布测量等。
目前压敏技术已经广泛应用于航空航天飞行器表面的压力测量中，通过无风参考图和有风工作图之间的光强压力差对飞行器模型表面的压力进行测量，当前主流的方法是采用相机在无风和有风两种状态下各拍摄一幅图，通过斯顿-斯顿-伏尔莫方法计算飞行器模型表面压力
为了获取飞行器模型表面压力的实时分布，往往需要多视角相机对模型表面同时拍摄，经过多视角成像之后，飞行器模型表面的一个标记点可能同时至少被两个相机同时拍摄到，即一个标记点在分别在两个相机会得到两个压力测量值，此时需要采用数据融合的手段融合多个值，获取模型表面高可信压力值。
现有技术中，由于多个相机的安装角度、参数设置，以及各个相机拍摄的图像存在尺寸、视角的差异，难以直接采用图像融合的方法实现多视角相机压力测量结果的融合。
发明内容
本发明的目的是提供一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法，用来解决现有技术中存在的技术问题。包括如下步骤：
步骤S10：获取试验模型的二维压力图和三维模型；
步骤S20：将所述二维压力图映射至三维模型上。形成压力三维模型；
步骤S30：根据映射结果，采用平滑的加权融合算法，计算压力三维模型表面的压力值。
进一步地，步骤S10中获取试验模型的二维压力图的方法如下：
步骤S11：在试验模型表面布置多个标记点；
步骤S12：获取含有试验模型表面标记点的有风工作图和无风参考图；
步骤S13：根据有风工作图和无风参考图，计算每个标记点的压力值，即二维压力图。
进一步地，步骤S10中的二维压力图包括不同视角下的多张二维压力图。
进一步地，步骤S20中包括：
步骤S21：计算二维压力图中每个标记点在三维模型上的对应位置参数；
步骤S22：计算三维模型上每个标记点在不同视角中的可见性；
步骤S23：根据标记点的位置参数和可见性，将二维压力图上的每个标记点映射至三维模型表面对应的标记点上。
进一步地，步骤S22中包括：
步骤S221：将三维模型表面中标记点的坐标系转换至相机的坐标系中，所述相机为标记点对应视角下的相机；
步骤S222：遍历三维模型表面的每个标记点，计算每个标记点所在的平面的法向量与相机轴线之间的夹角，
若夹角大于90°，则该标记点为三维模型的背面点；
若夹角不大于90°，判断标记点和相机光心的连线是否与标记点所在的平面相交于交点，若相交，则判断交点是否在其标记点所在的平面内，若交点在在标记点所在的平面内，则该标记点为三维模型的遮挡点；
背面点和遮挡点具有不可见性，除背面点和遮挡点之外的点具有可见性。
进一步地，步骤S30中包括：
步骤S31：获取压力三维模型表面每个标记点映射的多个压力值；
步骤S32：采用平滑的加权融合算法对多个压力值进行计算，获得每个标记点的压力值。
进一步地，步骤S32中包括：
步骤S321：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重；
步骤S322：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的视角权重；
步骤S323：根据距离权重和视角权重获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
进一步地，步骤S323之后，若三维模型表面分布有原位标记点，则还需采用原位标定法来计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定权重，计算步骤如下：
步骤324：获取三维模型表面分布的原位标记点，并测量每个原位标记点的原位标定压力值；
步骤325：根据原位标记点在二维压力图中的压力值和原位标定压力值，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定权重；
步骤326：根据三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重、视角权重、原位标定权重，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
本发明相对于现有技术至少具有如下技术效果：
（1）将二维压力图上的每一个标记点映射至三维模型上，形成压力三维模型，虽然相机拍摄的是图像是二维图像，但是实际上要获得的是飞行器三维模型表面的每个标记点的压力值。本申请中将具有压力值的二维压力图中的每个标记点的压力值映射至三维模型上，克服了现有技术中不同视角下的二维图难以融合的难点和缺点，将图的融合转换成了数值的融合，操作方法简单，获得的压力值精确度高。
（2）本申请中通过将二维压力图映射至三维模型上，首先计算二维压力图中每个标记点在三维模型中对应的位置参数，然后根据考虑到三维模型的实际形状是非规则的，并计算出三维模型上的标记点在不同视角下的二维压力图所在的相机中的可见性，在获得的标记点的位置参数和可见性的基础上，完成二维压力图中每个标记点到三维模型上对应标记点的精准映射，避免了具有不可见性的点也会参与映射的步骤，减小了工作量。
（3）本申请中，在将多张二维压力图映射至三维模型之后，形成压力三维模型，由于同一个标记点会存在于多张中至少部分二维压力图中，所以会出现压力三维模型上的一个标记点会有多个与之对应的压力值，为了获得三维模型上该标记点最终的压力值，采用分别计算出每个相机对该标记点的测量值权重，然后计算获得该标记点的最终压力值，其中对于测量值权重的计算是通过每个相机对于该标记点的距离权重和视角权重，通过两者之间的融合获得，通过平滑的加权融合算，可以准确获得压力三维模型上表面标记点的压力值。
（4）本申请中，引入了原位标记点，通过将原位标记点获得准确原位标定压力值作为参考值，来指导三维模型上一个标记点对应多个压力值的情况，与相机的视角权重和距离权重进一步融合来计算相机的测量值权重，使得获得的三维模型表面上的标记点的值更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中的试验模型表面PSP测量压力的融合方法的流程图；
图2是本发明中三维模型表面标记点的可见性示意图；
图3a）是本发明中三维模型标记点与相机距离融合权重示意图一；
图3b）是本发明中三维模型标记点与相机距离融合权重示意图二；
图4是本申请中三维模型标记点法线与不同相机之间的角度示意图；
图5是本发明中三维模型表面原位标定点的分布示意图；
图6是本发明中一个相机下获得的二维压力图；
图7是本发明中另一个相机下获得的二维压力图；
图8是本申请中两个相机在三维表面压力融合后的压力三维模型图。
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。
在下文中将参考附图对本发明的各方面进行更充分的描述。然而，本发明可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本发明所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本发明周全且完整，并且本发明将给本领域技术人员充分地传达本发明的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本发明的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本发明的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的相机或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本发明的多个方面之外，本发明的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的相机或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
如图1所示，本发明的目的是提供一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法，用来解决现有技术中存在的技术问题。包括如下步骤：
步骤S10：获取试验模型的二维压力图和三维模型；
步骤S20：将所述二维压力图映射至三维模型上。形成压力三维模型；
步骤S30：根据映射结果，采用平滑的加权融合算法，计算压力三维模型表面的压力值。
进一步地，步骤S10中获取试验模型的二维压力图的方法如下：
步骤S11：在试验模型表面布置多个标记点；
步骤S12：获取含有试验模型表面标记点的有风工作图和无风参考图；
步骤S13：根据有风工作图和无风参考图，计算每个标记点的压力值，即二维压力图。
进一步地，步骤S10中的二维压力图包括不同视角下的多张二维压力图。
进一步地，步骤S20中包括：
步骤S21：计算二维压力图中每个标记点在三维模型上的对应位置参数；
步骤S22：计算三维模型上每个标记点在不同视角中的可见性；
步骤S23：根据标记点的位置参数和可见性，将二维压力图上的每个标记点映射至三维模型表面对应的标记点上。
进一步地，步骤S22中包括：
步骤S221：将三维模型表面中标记点的坐标系转换至相机的坐标系中，所述相机为标记点对应视角下的相机；
步骤S222：遍历三维模型表面的每个标记点，计算每个标记点所在的平面的法向量与相机轴线之间的夹角，
若夹角大于90°，则该标记点为三维模型的背面点；
若夹角不大于90°，判断标记点和相机光心的连线是否与标记点所在的平面相交于交点，若相交，则判断交点是否在其标记点所在的平面内，若交点在在标记点所在的平面内，则该标记点为三维模型的遮挡点；
背面点和遮挡点具有不可见性，除背面点和遮挡点之外的点具有可见性。
进一步地，步骤S30中包括：
步骤S31：获取压力三维模型表面每个标记点映射的多个压力值；
步骤S32：采用平滑的加权融合算法对多个压力值进行计算，获得每个标记点的压力值。
进一步地，步骤S32中包括：
步骤S321：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重；
步骤S322：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的视角权重；
步骤S323：根据距离权重和视角权重获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
进一步地，步骤S323之后，若三维模型表面分布有原位标记点，则还需采用原位标定法来计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定权重，计算步骤如下：
步骤324：获取三维模型表面分布的原位标记点，并测量每个原位标记点的原位标定压力值；
步骤325：根据原位标记点在二维压力图中的压力值和原位标定压力值，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定权重；
步骤326：根据三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重、视角权重、原位标定权重，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
本申请中的试验模型可以为飞行器试验模型、高铁试验模型等需要研究表面压力的模型，本申请中以飞行器试验模型作为示例进行展开。
在现有技术中，采用压敏漆技术对飞行器模型表面的压力进行测量，在风洞试验中，通常将飞行器模型安装在风洞试验段中来展开对飞行器模型表面压力的测量，在飞行器模型的四周环绕设置有相机，这样可以尽可能全面的获得飞行器模型表面布置的标记点的压力值，与此同时，每个相机的拍摄视角不同，进而会出现同一个点被至少两个相机同时拍摄到，同一个标记点在多个不同相机中的位置和视角会不同，导致同一个标记点通过不同相机的拍摄图片计算获得的压力值也会不同，此时为了获得同一个标记点的准确压力值，需要将同一个标记点所在的不同的相机拍摄的图像中计算出来的数据进行融合来获得，然而不同的相机拍摄的图像之间，由于不同的相机之间得到安装角度、参数设置，以及各个相机拍摄时候的图像会存在尺寸，视角的差异，使得图像融合配准比较困难，压力测量结果融合难以实现，进而获得的标记点的压力值精度不高。
本申请中，首先在飞行器模型表面需要测量压力的位置布置多个标记点，多个相机同时拍摄飞行器模型表面标记点在有风状态下的有风工作图和无风状态下的无风参考图，然后每个相机将有获得的风工作图像和无风参考图像相除，获得有风工作状态下飞行器模型表面每个标记点的压力值，此时获得的每个具有压力值的标记点所形成的图像为二维压力图。
同时，还需要获取飞行器模型的三维模型，三维模型可以是通过建模来形成的，在此不做限制。
将二维压力图上的每一个标记点映射至三维模型上，形成压力三维模型，虽然相机拍摄的是图像是二维图像，但是实际上要获得的是飞行器三维模型表面的每个标记点的压力值。本申请中将具有压力值的二维压力图中的每个标记点的压力值映射至三维模型上，克服了现有技术中不同视角下的二维图难以融合的难点和缺点，将二维图的融合转换成了数值的融合，操作方法简单，获得的压力值精确度高。
步骤S20中，将二维压力图上的每一个标记点映射至三维模型上，形成压力三维模型的步骤如下：
首先计算二维压力图中每个标记点需要映射至三维模型上的对应位置时需要的位置参数，所述位置参数包括位置坐标等。
假设三维模型坐标为
Figure 537914DEST_PATH_IMAGE001
，相机的坐标为
Figure 658317DEST_PATH_IMAGE002
，则存在如下线性变换关系：
Figure 375737DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 708630DEST_PATH_IMAGE004
是比例因子，
Figure 726264DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 749060DEST_PATH_IMAGE006
分别是模型坐标到相机坐标的旋转和平移参数，其余参数是相机的内参。
但是在实际成像的过程中相机还存在畸变的情况，为了使得映射结果更加准确，本申请中还结合了相机的径向畸变和切向畸变，
对于径向畸变，相机光学中心的畸变为0，随着向边缘的移动，畸变越严重。对于径向畸变可以通过如下的展开式进行校正。
Figure 219355DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 621518DEST_PATH_IMAGE008
是图像径向畸变后的横位置坐标，
Figure 759238DEST_PATH_IMAGE009
是图像径向畸变后的纵向位置坐标，r是图像距离成像中心的距离，
Figure 955864DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 179035DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 119309DEST_PATH_IMAGE012
为径向畸变参数。
切向畸变包含薄透镜畸变和离心畸变，切向畸变是由于透镜在制造上的缺陷使得透镜本身与图像平面不平行而产生的，切向畸变可以通过如下公式来进行校正：
Figure 111536DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 744643DEST_PATH_IMAGE014
是图像切向畸变后的横位置坐标，
Figure 189530DEST_PATH_IMAGE015
是图像标记点切向畸变后的横位置坐标，
Figure 933496DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 45808DEST_PATH_IMAGE017
是切向畸变参数，
则，校正公式为：
Figure 581307DEST_PATH_IMAGE018
求取
Figure 779070DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 61147DEST_PATH_IMAGE006
的方法如下：
假设在二维压力图上精确定位标记点
Figure 27966DEST_PATH_IMAGE019
，然后三维模型上精确定位对应的标记点
Figure 268454DEST_PATH_IMAGE020
，两者之间的变换关系如下：
Figure 422355DEST_PATH_IMAGE021
则，二维压力图上精确定位标记点
Figure 773702DEST_PATH_IMAGE022
为：
Figure 595028DEST_PATH_IMAGE023
通过上述计算方法，遍历每个二维压力图中每个标记点，就可以获得二维压力图中每个标记点映射至三维模型上时的位置参数。在计算位置参数的时候，每一张二维压力图中的每一个标记点都可以计算出在三维模型上的对应位置参数，即每一张二维压力图中的每一标记点都可以在三维模型上找到与其对应的标记点，但在实际的测量过程中，飞行器模型往往是非规则的形状，针对一个视角下的相机，模型上会存在两种类型的点是不可见的，这种不可见点，二维压力图的标记点在往三维模型上映射的时候是不存在的，从一个视角下的相机看过去，如图2所示，两种具有不可见性的点分别是模型背面的点（背面点），被其他部位遮挡的点（遮挡点），因此，本申请中考虑到实际中出现的这种情况，需要对三维模型上的点位于不同视角下的相机中的可见性进行计算，计算放入如下：
将每个标记点在三维模型中的模型坐标点设为
Figure 740838DEST_PATH_IMAGE024
，相机中的坐标点设为
Figure 647614DEST_PATH_IMAGE025
，标记点在模型中的坐标点和相机中的坐标点之间的转化关系如下：
Figure 271494DEST_PATH_IMAGE026
遍历三维模型上的每个标记点
Figure 212905DEST_PATH_IMAGE027
，确定每个标记点所在的三角面片（平面），计算三角面片坐在的法向量，并判断该法向量和相机光轴之间的夹角，若夹角大于90°，则认为该标记点为是三维模型的背面点，具有不可见性，否则该标记点为非背面的点，此时需要进行一步判断该标记点是否被其他部件遮挡，计算该标记点和相机光心的连线是否和该标记点所在的三角面片是否相交，若不相交，则说明该标记点具有可见性，不属于背面点也未被其他部件所遮挡，若相交，则需要进一步判断相交的交点是否在该标记点所在三角面片中，若交点在该标记点所在的三角面片中，则说明该标记点被其他部件所遮挡，具有不可见性。当计算完三维模型上所有标记点的可见性之后，每一个视角下（即每个相机下）的二维压力图上的标记点可以根据此时对应的视角下三维模型上的标记点的可见性进行映射。
本申请中通过将二维压力图映射至三维模型上，首先计算二维压力图中每个标记点在三维模型中对应的位置参数，然后根据考虑到三维模型的实际形状是非规则的，并计算出三维模型上的标记点在不同视角下的二维压力图所在的相机中的可见性，在获得的标记点的位置参数和可见性的基础上，完成二维压力图中每个标记点到三维模型上对应标记点的精准映射，避免了具有不可见性的点也会参与映射的步骤，减小了工作量。
将二维压力图上的每一个标记点映射至三维模型上，形成压力三维模型，虽然相机拍摄的是图像是二维图像，但是实际上要获得的是飞行器三维模型表面的每个标记点的压力值。本申请中将具有压力值的二维压力图中的每个标记点的压力值映射至三维模型上，克服了现有技术中不同视角下的二维图难以融合的难点和缺点，将二维图的融合转换成了数值的融合，操作方法简单，获得的压力值精确度高。
步骤S30：根据映射结果，采用平滑的加权融合算法，计算压力三维模型表面的压力值，具体步骤如下：
在将不同视角下获得的对应的二维压力图映射至三维模型之后，会出现三维模型上的一个标记点
Figure 795196DEST_PATH_IMAGE028
对应有多个不同视角下对应的压力值，表示为：
Figure 920759DEST_PATH_IMAGE029
其中，
Figure 613909DEST_PATH_IMAGE030
表示第j个相机测量的压力值，其计算方法如下：
Figure 878668DEST_PATH_IMAGE031
其中，
Figure 631860DEST_PATH_IMAGE032
表示集合
Figure 513229DEST_PATH_IMAGE033
中的元素的个数，
Figure 744490DEST_PATH_IMAGE034
表示第j个相机测量值
Figure 129335DEST_PATH_IMAGE035
的权重。
下面是如何计算
Figure 522270DEST_PATH_IMAGE036
的方法：
为了方便理解，本申请中以两个视角下的相机获得的二维压力图进行说明如图6和图7所示，图3a）和图3b）所示，图中
Figure 890935DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 925887DEST_PATH_IMAGE038
分别表示第j个相机获得二维压力图和第j+1个相机获得的二维压力图，
Figure 430817DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 260233DEST_PATH_IMAGE040
分别表示第j个相机获得二维压力图的中心点和第j+1个相机获得的二维压力图的中心点，
Figure 116194DEST_PATH_IMAGE041
表示三维模型上的标记点
Figure 686328DEST_PATH_IMAGE028
在二维压力图上对应的标记点，
Figure 45765DEST_PATH_IMAGE042
和
Figure 46082DEST_PATH_IMAGE043
分别表标记点
Figure 123759DEST_PATH_IMAGE041
到对应二维图像
Figure 500514DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 980037DEST_PATH_IMAGE045
中心点的距离，则第j个相机测量的二维压力图对标记点
Figure 416834DEST_PATH_IMAGE028
的距离权重
Figure 716229DEST_PATH_IMAGE046
计算方法如下：
Figure 896674DEST_PATH_IMAGE047
其中，w表示第j个相机的分辨率，h表示第j+1个相机的分辨率。
除了考虑相机对二维压力图中标记点的距离权重外，还需要考虑相机对二维压力图中标记点的视角权重。
如图4所示，图中
Figure 965125DEST_PATH_IMAGE048
和
Figure 307244DEST_PATH_IMAGE049
分别表示三维模型标记点
Figure 359514DEST_PATH_IMAGE028
的法向量与第j个相机光轴和第j+1个相机光轴之的夹角，则j个相机测量的二维压力图对标记点
Figure 78071DEST_PATH_IMAGE028
的视角权重
Figure 263677DEST_PATH_IMAGE050
计算方法如下：
Figure 776698DEST_PATH_IMAGE051
其中，
Figure 316264DEST_PATH_IMAGE052
和
Figure 838512DEST_PATH_IMAGE053
的取值范围分别为
Figure 881555DEST_PATH_IMAGE054
。
结合上述第j个相机获得的二维压力图对标记点
Figure 831056DEST_PATH_IMAGE028
的距离权重和视角权重，可以获得第j个相机对标记点
Figure 326759DEST_PATH_IMAGE028
的压力测量值权重
Figure 652699DEST_PATH_IMAGE055
，然后通过前述方法可以获得标记点
Figure 815827DEST_PATH_IMAGE028
的最终的压力值：
Figure 936229DEST_PATH_IMAGE056
本申请中，在将多张二维压力图映射至三维模型之后，形成压力三维模型，由于同一个标记点会存在于多张中至少部分二维压力图中，所以会出现压力三维模型上的一个标记点会有多个与之对应的压力值，为了获得三维模型上该标记点最终的压力值，采用分别计算出每个相机对该标记点的测量值权重，然后通过上述的计算方法获得该标记点的最终压力值，其中对于测量值权重的计算是通过每个相机对于该标记点的距离权重和视角权重，通过两者之间的融合获得，通过平滑的加权融合算，可以准确获得压力三维模型上表面标记点的压力值，如图8所示。
通常情况下可以通过相机的距离权重和视角权重获得相机的测量值权重即可，但是在实际的生产中，PSP测量采用原位标定法进行校正测量，有时候在三维模型表面分布一定的原位标记点，可以通过电子扫描法准确获得原位标记点的原位标定压力值，需要说明的是，原位标定压力值的测量除了电子扫描法之外，还可以采用其他的方法获得，在此不做限制。此时，这些原位标定压力值可以作为参考值，指导候选多通道的压力融合，如图5所示，三维模型表面布置了原位标记点，通过原位标定法来进一步计算相机的测量值权重，具体过程如下：
首先，计算出是三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定压力值：三维模型上的点
Figure 184808DEST_PATH_IMAGE057
在二维压力图上的对应标记点为
Figure 48859DEST_PATH_IMAGE058
，设定阈值D，以
Figure 66493DEST_PATH_IMAGE058
为圆心，以D为半径搜索原位标定点，将原位标定点记为
Figure 357798DEST_PATH_IMAGE059
，则原位标定压力值为
Figure 114180DEST_PATH_IMAGE060
，压敏技术测量值为
Figure 781922DEST_PATH_IMAGE061
，原位标记点与二维压力图像中的标记点
Figure 388484DEST_PATH_IMAGE058
之间的距离为
Figure 116268DEST_PATH_IMAGE062
，则第j相机的原位标定权重为：
Figure 73860DEST_PATH_IMAGE063
其中，
Figure 279713DEST_PATH_IMAGE064
表示的是第j个相机对原位标记点的原位标定压力值
Figure 6361DEST_PATH_IMAGE065
和压敏技术测量值
Figure 905047DEST_PATH_IMAGE066
之间的差值的平均值，
Figure 349935DEST_PATH_IMAGE067
表示所有相机中的最小值，
Figure 93900DEST_PATH_IMAGE068
表示所有相机中的最小值，其中
Figure 206212DEST_PATH_IMAGE069
的计算方法如下：
Figure 10220DEST_PATH_IMAGE070
其中，M为原位标记点的数量，k为原位标记点的序号。
然后，结合三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重、视角权重、原位标定权重，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重，计算方法如下：
Figure 942404DEST_PATH_IMAGE071
其中，
Figure 487130DEST_PATH_IMAGE072
。
本申请中，引入了原位标记点，通过将原位标记点获得准确原位标定压力值作为参考值，来指导三维模型上一个标记点对应多个压力值的情况，与相机的视角权重和距离权重进一步融合来计算相机的测量值权重，使得获得的三维模型表面上的标记点的值更加准确，如图8所示。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种试验模型表面PSP测量压力的融合方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S10：获取试验模型的二维压力图和三维模型；
步骤S20：将所述二维压力图映射至三维模型上，形成压力三维模型；
步骤S30：根据映射结果，采用平滑的加权融合算法，计算压力三维模型表面的压力值；
步骤S10中获取试验模型的二维压力图的方法如下：
步骤S11：在试验模型表面布置多个标记点；
步骤S12：获取含有试验模型表面标记点的有风工作图和无风参考图；
步骤S13：根据有风工作图和无风参考图，计算每个标记点的压力值，即二维压力图；
步骤S20中包括：
步骤S21：计算二维压力图中每个标记点在三维模型上的对应位置参数；
步骤S22：计算三维模型上每个标记点在不同视角中的可见性；
步骤S23：根据标记点的位置参数和可见性，将二维压力图上的每个标记点映射至三维模型表面对应的标记点上；
步骤S30中包括：
步骤S31：获取压力三维模型表面每个标记点映射的多个压力值；
步骤S32：采用平滑的加权融合算法对多个压力值进行计算，获得每个标记点的压力值。
2.如权利要求1所述的压力的融合方法，其特征在于，步骤S10中的二维压力图包括不同视角下的多张二维压力图。
3.如权利要求1所述的压力的融合方法，其特征在于，步骤S22中包括：
步骤S221：将三维模型表面中标记点的坐标系转换至相机的坐标系中，所述相机为标记点对应视角下的相机；
步骤S222：遍历三维模型表面的每个标记点，计算每个标记点所在的平面的法向量与相机轴线之间的夹角，
若夹角大于90°，则该标记点为三维模型的背面点；
若夹角不大于90°，判断标记点和相机光心的连线是否与标记点所在的平面相交于交点，若相交，则判断交点是否在其标记点所在的平面内，若交点在标记点所在的平面内，则该标记点为三维模型的遮挡点；
背面点和遮挡点具有不可见性，除背面点和遮挡点之外的点具有可见性。
4.如权利要求1所述的压力的融合方法，其特征在于，步骤S32中包括：
步骤S321：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重；
步骤S322：计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的视角权重；
步骤S323：根据距离权重和视角权重获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
5.如权利要求4所述的压力的融合方法，其特征在于，步骤S323之后，若三维模型表面分布有原位标记点，则采用原位标定法来计算三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的相机测量值权重，计算步骤如下：
步骤324：获取三维模型表面分布的原位标记点，并测量每个原位标记点的原位标定压力值；
步骤325：根据原位标记点在二维压力图中的压力值和原位标定压力值，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的原位标定权重；
步骤326：根据三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的距离权重、视角权重、原位标定权重，获得三维模型上每个标记点与每个映射的压力值所对应的相机之间的压力测量值权重。
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