基于关联基准的单目视觉远距离坐标测量方法的研究

论文摘要

本课题提出了一种用于测量远距离二维坐标的单目视觉模型。该模型利用透视投影的几何关系,基于关联基准建立相应的数学模型,进而通过单目CCD摄像机像面坐标,重建物体落点的二维坐标。本文对系统所需解决的几项技术问题展开了研究,其主要研究内容及创新点包括:1.系统测量模型及标定。这里的标定是指参考点与被测点平面参数标定,即确定出空间坐标系与摄像机坐标系的对应关系,建立单目摄像机从2-D计算机图像坐标到空间2-D信息的转换。这部分是本文的核心内容,主要做了四部分的工作:（1）测量数学模型的推导建立;（2）测量模型参数的标定;（3）测量模型的误差分析;（4）测量模型部分误差的纠正。2.设计了一种基于滤镜的实时的图像处理算法。该图像处理算法将弹着点处理过程中所必须经历的图像滤波、门限分割、连通域统计等处理步骤进行了整合,不再调用不同功能的函数分别执行操作,而是通过方法创新,在同一函数同一循环中一步完成所有操作,这大大减少了系统的处理工作,从而使整个算法能够在较短时间内执行完毕。3.系统整体设计。作为一个完整的计算机视觉系统,本系统包括硬件部分和相应的软件部分,其中硬件部分又分为光学系统、CCD传感装置和控制/处理单元（计算机）,软件分为图像采集程序和控制中心操作平台程序。此外,本文还论述了图像采集程序和控制中心操作平台程序的设计与实现方法,对其总体架构、功能流程和关键技术进行了详细描述。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究领域背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 1.3.1 系统测量模型的研究
• 1.3.2 系统图像监测平台图像处理算法研究
• 1.3.3 系统中心站操作平台软件设计与实现
• 第二章 系统整体设计
• 2.1 系统的总体构成
• 2.1.1 系统原理及组成
• 2.1.2 现场测站
• 2.1.3 中心站
• 2.2 成像的光学系统
• 2.2.1 摄影光学系统与成像模型
• 2.2.2 视场与焦距
• 2.3 系统的硬件设计
• 2.3.1 镜头的选择
• 2.3.2 CCD 传感器件
• 2.3.3 控制/处理单元
• 2.4 实时图像监测平台软件设计
• 2.4.1 图像监测平台软件功能模块概述
• 2.4.2 系统图像采集控制模块
• 2.5 中心站操作平台软件设计
• 第三章 系统图像监测平台图像处理算法研究
• 3.1 弹着点影像特点分析
• 3.2 基于光学滤镜的图像处理算法
• 3.2.1 图像处理算法总体架构
• 3.2.2 单帧图像处理算法
• 3.3 实验
• 第四章 系统测量模型及系统误差分析
• 4.1 系统成像模型
• 4.1.1 摄像机模型和透视变换
• 4.1.2 Y 轴方向的成像模型
• 4.1.3 X 轴方向的成像模型
• 4.2 测量模型下参数的标定方法
• 4.2.1 参数标定的推导
• 4.2.2 参数标定的误差分析
• 4.3 测量模型精度理论分析
• 4.3.1 Y 轴测量模型的精度分析
• 4.3.2 X 轴测量模型的精度分析
• 4.3.3 镜头畸变引起的误差分析
• 4.4 测量模型实验分析
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究方向与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况的说明
• 附件
• 致谢