單目位姿測量中目標中心定位算法研究.pdf

1、本課題來自一個射擊訓練系統(tǒng)項目。射擊時,槍上帶有激光瞄準,需要知道靶標上激光點的位置,用來校正實際打槍時的位置。并且由于靶標也會移動,所以需要知道其姿態(tài)信息。整個模型可以用單目位姿測量系統(tǒng)來模擬。
　　 位姿測量即位置與姿態(tài)測量,是現(xiàn)代控制、導航等許多領(lǐng)域研究的一個重要課題。計算機視覺位姿測量系統(tǒng)在工業(yè)和工程中得到了廣泛的重視和應用,例如在航天器近距離對接、大型工件現(xiàn)場安裝過程中.在位姿測量技術(shù)中,單目視覺測量具有非接觸、結(jié)構(gòu)簡

2、單、標定步驟少等優(yōu)點。同時該技術(shù)避免了多傳感器測量中視場小,全局標定過程復雜等不足,因此越來越受到關(guān)注。
　　 本文詳細討論單目視覺位姿測量系統(tǒng)組成原理,包括攝像機標定,單目視覺位姿空間坐標測量問題(PNP問題)和目標位姿變化描述。系統(tǒng)采用基于4個共面特征點的三維坐標線性求解方法(P4P),并且基于測量出的坐標結(jié)果研究確定了系統(tǒng)中的位姿描述方法。文中所有仿真實驗均借助OpenCV的圖像數(shù)據(jù)庫平臺,給編程帶來了便利。本文設計的算法

3、坐標誤差精度最高僅限于0.03mm以內(nèi),為后續(xù)實驗打下了良好的基礎。
　　 所謂目標中心定位,就是運用圖像處理的方法對從拍攝到的帶有激光光斑的照片進行光斑定位。系統(tǒng)中對于光斑定位常用到的兩種算法進行了介紹:重心法與最小二乘圓擬合法。實驗中對兩種算法計算一幅圖片的時間進行了比較,均在14～16ms之間,并且有最小二乘法比重心法用時短的結(jié)論.同時,這兩種中心定位算法的精度也是很高的。結(jié)果表明兩種算法的誤差都不會超過0.2116mm.