基于機(jī)器視覺(jué)的位姿測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、空間物體位置與姿態(tài)測(cè)量是研究實(shí)時(shí)導(dǎo)航、現(xiàn)代控制和運(yùn)動(dòng)跟蹤等領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。機(jī)器視覺(jué)位姿測(cè)量作為一種非接觸式位姿測(cè)量方法,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著視覺(jué)測(cè)量理論的成熟和視覺(jué)傳感器精度的提高,視覺(jué)測(cè)量的精度也逐步得到提高,視覺(jué)測(cè)量技術(shù)在工業(yè)、國(guó)防和航天等諸多領(lǐng)域也得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。本文在現(xiàn)有視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上,以實(shí)現(xiàn)空間物體的位姿測(cè)量和多自由度平臺(tái)的模擬對(duì)接作為研究目的,研究了攝像機(jī)成像模型和標(biāo)定方法、測(cè)量目標(biāo)特征及角點(diǎn)提取等

2、關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)基于機(jī)器視覺(jué)的多自由度測(cè)量方法搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的測(cè)量軟件,驗(yàn)證研究工作的正確性。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　?、籴槍?duì)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。分析了兩種不同的成像模型下攝像機(jī)的投影變換矩陣,對(duì)圖像畸變產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析,建立畸變模型,實(shí)現(xiàn)兩步標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,非線性迭代優(yōu)化由直接線性標(biāo)定法計(jì)算得到的結(jié)果。
　?、卺槍?duì)攝像機(jī)標(biāo)定和位姿測(cè)量時(shí)特征區(qū)域角點(diǎn)的提取。在圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)

3、上,采用區(qū)域生長(zhǎng)和連通域處理等方法將特征目標(biāo)區(qū)域同圖像背景分離出來(lái)。并針對(duì)攝像機(jī)標(biāo)定時(shí)的矩形特征采用角點(diǎn)提取方法得到特征點(diǎn),在垂直姿態(tài)視覺(jué)測(cè)量中對(duì)比分析灰度重心法和最小二乘曲線擬合方法定位圓形標(biāo)志中心的精度,選取最佳中心定位算法。
　?、坩槍?duì)對(duì)接模擬平臺(tái)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟硬件結(jié)構(gòu),分析了兩種不同姿態(tài)下的多自由度測(cè)量和對(duì)接的原理及方法,對(duì)光軸垂直于目標(biāo)測(cè)量平面的情況,利用微分的思想結(jié)合成像模型得到位姿參數(shù),通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到平臺(tái)對(duì)接調(diào)整參