直升机桨叶扭转角作为直升机飞行安全性的一个重要衡量参数,对其深入研究具有重要的意义。由于旋翼高速运动,导致桨叶扭转角测量难度大、精度低。针对上述问题,本文采用双目立体视觉技术测量直升机桨叶扭转角,主要研究工作和成果如下:(1)概述了直升机桨叶扭转角测量的背景及相关理论知识。首先,对直升机桨叶扭转角研究背景和测量方法进行归纳总结;然后,对双目立体视觉测量技术中的关键步骤,摄像机标定、立体匹配和三维信息测量的理论基础进行简要阐述;最后,介绍了数字散斑相关方法的基本原理。(2)提出了基于双排标记点匹配的直升机桨叶扭转角测量方法。首先,在摄像机坐标系下,采用双目立体视觉技术,获取桨叶上双排圆形标记点的三维坐标;其次,利用旋翼低速旋转时,桨叶处于拉平状态下测量的标记点三维坐标,通过计算建立旋翼坐标系;再次,在旋翼坐标系下,利用旋翼高速和低速旋转状态下,桨叶上对应标记点的三维坐标,计算桨叶扭转角;最后,开展了刚性叶片模拟实验,验证了测量原理的可行性和圆形标记点的识别精度;在此基础上,又开展了直升机旋翼塔实验,进一步验证了基于双排标记点匹配的直升机桨叶扭转角测量方法的有效性。(3)提出了基于数字散斑相关法的直升机桨叶扭转角测量方法。首先,研究了数字散斑相关方法中的搜索算法,并提出了一种基于圆形标记匹配的初值计算方法,减少了亚像素迭代次数,提高了匹配效率;其次,选取感兴趣区域并划分网格点,计算网格点的三维坐标,并转换至旋翼坐标系;再次,根据网格点在旋翼坐标系下的三维坐标,完成两次平面拟合,获取感兴趣区域所在的平面。最后,根据桨叶高速和低速旋转状态下,各自感兴趣区域所在平面的法向量,计算桨叶扭转角。开展了初值计算实验,验证了基于圆形标记点匹配的初值计算方法的可行性;在此基础上,又开展了刚性叶片模拟实验,验证了基于数字散斑相关法的直升机桨叶扭转角测量方法的有效性。