基于計算機視覺的姿態(tài)測量方法及測量精度分析.pdf

1、隨著計算機視覺理論和圖像采集設(shè)備的發(fā)展,基于計算機視覺的測量方法因其具有非接觸、測量范圍廣、成本低、自動化程度高等優(yōu)點而在越來越多的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文的主要任務(wù)就是設(shè)計視覺測量系統(tǒng)實現(xiàn)對三軸氣浮轉(zhuǎn)臺的三維姿態(tài)的測量,研究內(nèi)容主要包括總體方案設(shè)計、相機標定、標定模板角點坐標提取、測量靶標設(shè)計、特征點中心坐標定位、特征點位置預(yù)測、特征點中心坐標定位誤差分析和定位偏差補償?shù)确矫娴膬?nèi)容。
　　首先,從測量原理和位姿解算算法兩個方

2、面分別對單目視覺相對位姿測量系統(tǒng)和雙目視覺相對位姿測量系統(tǒng)進行了分析,并用仿真方法比較了兩個系統(tǒng)相對位姿的測量精度和魯棒性,確定了單目視覺測量方案。
　　其次,對張正友標定法和圓環(huán)點標定法進行了分析和比較,研究了相機標定精度和標定距離之間的關(guān)系,并針對黑白棋盤格X型角點附近的圖像灰度分布的獨特性質(zhì),提出了一種簡單、穩(wěn)定、魯棒性較好的X型角點檢測算法。
　　再次,從減少特征點定位誤差、保證位姿求解的唯一性、易于確定特征點之間的

3、拓撲關(guān)系三個方面對特征點的布局進行了特殊設(shè)計,研究了相應(yīng)的特征點中心定位方法,并提出了一種搜索區(qū)域自動調(diào)節(jié)的算法來預(yù)測特征點的搜索區(qū)域、提高圖像處理速度。
　　然后,根據(jù)圖像傳感器的性能指標詳細分析了圖像的隨機噪聲來源,從圖像數(shù)字化的過程中分析了特征點中心定位的系統(tǒng)誤差來源,并研究了由投射投影帶來的成像平面上橢圓特征點中心定位偏差的補償方法。
　　最后,搭建單目視覺相對位姿的實驗測量系統(tǒng),完成了相機標定實驗和相對位姿測量實驗