基于圖像的運動物體六自由度參數(shù)測量方法研究.pdf

1、本文針對實際項目的具體需求，研究了一種基于圖像測量技術(shù)的運動物體六自由度測量方法。
　　首先，本文根據(jù)項目的技術(shù)指標(biāo)選取了一些相關(guān)產(chǎn)品，并利用光纖通道技術(shù)及RAID技術(shù)對這些產(chǎn)品進(jìn)行了配置，搭建出了一套圖像采集存儲系統(tǒng)，解決了雙攝像機(jī)同步工作、高分辨率圖像的高速采集和海量數(shù)據(jù)實時存儲的問題。這套圖像采集存儲系統(tǒng)性能優(yōu)良，穩(wěn)定性好，可靠性高，在交匯測量領(lǐng)域具有很大的實用價值。
　　然后，介紹了本測量系統(tǒng)的基本工作原理。本系統(tǒng)以

2、交匯測量原理為基礎(chǔ)。測量前，在待測空間運動物體上安裝3個特征點，并采用兩個性能相同、位置固定的攝像機(jī)從不同角度對被測運動物體上的特征點進(jìn)行同步拍攝，并將采集到的圖像存儲到相應(yīng)的高速存儲設(shè)備中，以便進(jìn)行事后處理。
　　接著，重點介紹了運動物體六自由度的解算方法。首先，對采集到的圖像去除噪聲，分割特征點與背景，提取特征點輪廓，利用中心定位算法獲得特征點的二維圖像坐標(biāo)。然后，再根據(jù)標(biāo)定得到的攝像機(jī)內(nèi)、外參數(shù)，計算經(jīng)過特征點和相應(yīng)攝像機(jī)光

3、心的兩條空間直線的方程，兩條直線的交點坐標(biāo)即為特征點的三維世界坐標(biāo)。考慮到由于實際計算時存在各種誤差，兩條直線很有可能并不相交，因此利用最小二乘法對以上的方程組進(jìn)行求解。最后，將同一時刻下3個特征點的動體坐標(biāo)和世界坐標(biāo)帶入到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型中，求出動體坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，進(jìn)一步解算便可以得到運動物體的六自由度參數(shù)。
　　本文還研究了特征點的跟蹤算法。根據(jù)前三個采樣時刻特征點在圖像平面上的位置，估計當(dāng)前采樣時刻特征點在圖

4、像平面上的位置，然后在圖像上特征點的預(yù)測位置處設(shè)置感興趣區(qū)域，使得程序可以只對感興趣區(qū)域進(jìn)行處理，大大減少了數(shù)據(jù)處理量，縮短了程序的運行時間。另外，通過對特征點進(jìn)行跟蹤，也解決了不同圖像平面上相應(yīng)特征點的匹配問題。
　　最后，在VC++6.0編譯環(huán)境下，采用Intel公司開發(fā)的圖像處理和計算機(jī)視覺函數(shù)庫OpenCV，開發(fā)出了一套完整的處理軟件。這套軟件由3個具有不同功能的獨立軟件組成。查找丟幀軟件主要用來判斷兩臺攝像機(jī)采集的圖像是