摄像稳定平台研究

论文摘要

随着船用摄像稳定平台的广泛应用,对摄像图像的稳定要求日益提高,图像不稳定的实质是摄像系统的光轴与目标之间有相对运动。造成这种运动的原因包括摄像目标运动、平台载体运动。传统摄像稳定平台一般只考虑隔离舰船纵横摇运动,为摄像机提供一个水平稳定工作平面。但无法消除由于纵横摇运动引起的空间位移。本文以传统摄像稳定平台为基础,探讨并研究稳定控制摄像光束的技术途径和摄像平台的结构方案。借鉴并运用点稳定控制原理和摄像机参数标定方法,实现摄像机俯仰角、方位角的有效控制,使摄像机快速、准确地对准目标,达到图像清晰的目的。在控制系统方面,提出了以智能控制卡为核心部件基于PC机PCI总线的控制系统方案,分别设计了对摄像稳定平台的纵摇控制、横摇控制的伺服电机控制系统和摄像机的俯仰角、方位角控制的步进电机控制系统。最后,通过控制系统原理实验,对摄像机俯仰角、方位角控制方案可行性进行了实验验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题目的与意义
• 1.3 本论文主要工作
• 第2章 摄像稳定平台总体方案
• 2.1 引言
• 2.2 摄像光束空间位移问题
• 2.3 摄像光束位置补偿方法
• 2.4 摄像稳定平台结构形式
• 2.5 系统方案
• 2.6 本章小结
• 第3章 摄像光束空间位移分析
• 3.1 引言
• 3.2 摄像目标物空间坐标确定
• 3.2.1 成像模型建立与分析
• 3.2.2 目标点坐标确定与摄像距离的求解
• 3.3 摄像光束空间位移计算
• 3.3.1 纵摇引起的空间位移
• 3.3.2 横摇引起的空间位移
• 3.4 俯仰角计算
• 3.5 方位角计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 摄像稳定平台控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 全数字伺服系统特点
• 4.3 控制系统总体方案
• 4.3.1 伺服控制系统原理
• 4.3.2 纵横摇稳定控制
• 4.3.3 俯仰角、方位角控制
• 4.4 运动控制策略分析
• 4.4.1 PID控制基本原理
• 4.4.2 变增益前馈补偿的PID控制
• 4.5 本章小结
• 第5章 摄像机姿态控制原理实验
• 5.1 引言
• 5.2 控制系统原理样机
• 5.3 系统开发环境
• 5.3.1 运动控制系统开发
• 5.3.2 MPC02卡运动控制功能
• 5.4 原理实验
• 5.4.1 摄像光束姿态仿真
• 5.4.2 控制系统实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢