基于機器視覺的位姿測量關鍵技術(shù)研究.pdf

1、空間物體位置與姿態(tài)測量是研究實時導航、現(xiàn)代控制和運動跟蹤等領域的關鍵問題。機器視覺位姿測量作為一種非接觸式位姿測量方法,具有結(jié)構(gòu)簡單、測量方便等優(yōu)點。隨著視覺測量理論的成熟和視覺傳感器精度的提高,視覺測量的精度也逐步得到提高,視覺測量技術(shù)在工業(yè)、國防和航天等諸多領域也得到愈來愈廣泛的應用。本文在現(xiàn)有視覺測量技術(shù)的基礎上,以實現(xiàn)空間物體的位姿測量和多自由度平臺的模擬對接作為研究目的,研究了攝像機成像模型和標定方法、測量目標特征及角點提取等

2、關鍵技術(shù),同時基于機器視覺的多自由度測量方法搭建了實驗裝置,開發(fā)了相應的測量軟件,驗證研究工作的正確性。主要研究內(nèi)容如下:
　?、籴槍σ曈X測量系統(tǒng)中攝像機的內(nèi)外參數(shù)進行標定。分析了兩種不同的成像模型下攝像機的投影變換矩陣,對圖像畸變產(chǎn)生的原因進行詳細分析,建立畸變模型,實現(xiàn)兩步標定法對攝像機內(nèi)外參數(shù)進行標定,非線性迭代優(yōu)化由直接線性標定法計算得到的結(jié)果。
　?、卺槍z像機標定和位姿測量時特征區(qū)域角點的提取。在圖像預處理的基礎

3、上,采用區(qū)域生長和連通域處理等方法將特征目標區(qū)域同圖像背景分離出來。并針對攝像機標定時的矩形特征采用角點提取方法得到特征點,在垂直姿態(tài)視覺測量中對比分析灰度重心法和最小二乘曲線擬合方法定位圓形標志中心的精度,選取最佳中心定位算法。
　?、坩槍幽M平臺設計了相應的軟硬件結(jié)構(gòu),分析了兩種不同姿態(tài)下的多自由度測量和對接的原理及方法,對光軸垂直于目標測量平面的情況,利用微分的思想結(jié)合成像模型得到位姿參數(shù),通過坐標轉(zhuǎn)換得到平臺對接調(diào)整參