單目位姿測(cè)量中目標(biāo)中心定位算法研究.pdf

1、本課題來自一個(gè)射擊訓(xùn)練系統(tǒng)項(xiàng)目。射擊時(shí),槍上帶有激光瞄準(zhǔn),需要知道靶標(biāo)上激光點(diǎn)的位置,用來校正實(shí)際打槍時(shí)的位置。并且由于靶標(biāo)也會(huì)移動(dòng),所以需要知道其姿態(tài)信息。整個(gè)模型可以用單目位姿測(cè)量系統(tǒng)來模擬。
　　 位姿測(cè)量即位置與姿態(tài)測(cè)量,是現(xiàn)代控制、導(dǎo)航等許多領(lǐng)域研究的一個(gè)重要課題。計(jì)算機(jī)視覺位姿測(cè)量系統(tǒng)在工業(yè)和工程中得到了廣泛的重視和應(yīng)用,例如在航天器近距離對(duì)接、大型工件現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中.在位姿測(cè)量技術(shù)中,單目視覺測(cè)量具有非接觸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

2、單、標(biāo)定步驟少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該技術(shù)避免了多傳感器測(cè)量中視場(chǎng)小,全局標(biāo)定過程復(fù)雜等不足,因此越來越受到關(guān)注。
　　 本文詳細(xì)討論單目視覺位姿測(cè)量系統(tǒng)組成原理,包括攝像機(jī)標(biāo)定,單目視覺位姿空間坐標(biāo)測(cè)量問題(PNP問題)和目標(biāo)位姿變化描述。系統(tǒng)采用基于4個(gè)共面特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)線性求解方法(P4P),并且基于測(cè)量出的坐標(biāo)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(shí)驗(yàn)均借助OpenCV的圖像數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái),給編程帶來了便利。本文設(shè)計(jì)的算法

3、坐標(biāo)誤差精度最高僅限于0.03mm以內(nèi),為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 所謂目標(biāo)中心定位,就是運(yùn)用圖像處理的方法對(duì)從拍攝到的帶有激光光斑的照片進(jìn)行光斑定位。系統(tǒng)中對(duì)于光斑定位常用到的兩種算法進(jìn)行了介紹:重心法與最小二乘圓擬合法。實(shí)驗(yàn)中對(duì)兩種算法計(jì)算一幅圖片的時(shí)間進(jìn)行了比較,均在14～16ms之間,并且有最小二乘法比重心法用時(shí)短的結(jié)論.同時(shí),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(huì)超過0.2116mm.