基于双目立体视觉的空间坐标测量方法研究

论文摘要

靶场测量技术一直都是各国军事部门研究的热点问题,随着计算机技术的不断发展,现代测量技术特别是非接触测量技术得到了飞速发展,双目立体视觉测量技术就是其中的一个重要分支。双目立体视觉的研究目标是使机器具有通过二维图像信息认知三维环境信息的能力,这种能力将不仅使机器能感知三维环境中物体的几何信息,而且还能对它们进行描述、存储、识别与理解。本文根据双目立体视觉的基本原理,首先建立了本系统的数学测量模型,然后根据建立的模型进行了布站参数与布站方式的优化,接着简化了本系统的标定模型并推导了摄像机的标定公式,研究了两种靶标识别技术并进行了对比分析,之后利用图像处理技术对前期得到的实际视频序列进行了处理,成功提取出目标,得到目标的精确像素平面坐标,最后利用Matlab软件开发了一个测试试验系统。试验结果表明,本文所使用的方法非常有效,为后期工作的顺利进行提供了有利保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 国内外相关技术发展
• 1.3.1 雷达法
• 1.3.2 声测法
• 1.3.3 图像法
• 1.3.4 激光扫描法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 坐标测量模型与布站原理
• 2.1 针孔成像模型和透视变换
• 2.1.1 世界坐标系到摄像机坐标系的变换
• 2.1.2 摄像机坐标系到到理想的成像平面坐标系
• 2.1.3 成像平面坐标系到像素坐标系的转换
• 2.1.4 摄像机模型关系式
• 2.2 坐标测量模型
• 2.3 布站原理
• 2.3.1 系统总体组成
• 2.3.2 布站参数估算
• 2.4 优化布站
• 2.4.1 区域初始位置为横向靶面
• 2.4.2 初始位置为纵向靶面
• 2.4.3 三站布站的最佳位置
• 第三章 系统标定方法
• 3.1 引言
• 3.2 参数标定与标定方法分类
• 3.2.1 需要标定的参数
• 3.2.2 标定方法的分类
• 3.3 本系统的标定方法
• 3.3.1 现有标定法比较
• 3.3.2 本系统的标定
• 3.3.3 靶标图像设计
• 3.4 靶标图像识别
• 3.4.1 改进的Susan 角点检测法
• 3.4.2 模板匹配法
• 第四章 炸点图像处理与分析
• 4.1 图像预处理
• 4.1.1 背景图像的构造
• 4.1.2 图像滤波
• 4.2 目标图像序列的选择
• 4.3 目标提取
• 4.3.1 差分累积并阈值分割
• 4.3.2 二值图像处理
• 4.4 质心坐标计算
• 第五章 精度分析
• 5.1 误差计算方法
• 5.2 结构参数对测量误差的影响
• 第六章 软件试验系统开发
• 6.1 图像采集模块
• 6.2 摄像机标定模块
• 6.3 图像处理模块
• 6.4 坐标解算模块
• 6.5 布站参数及精度分析模块
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献