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基于图像的运动物体六自由度参数测量方法研究

作者：付亮 Publish: 2007-3-13 Hits:-

【中文题名】

基于图像的运动物体六自由度参数测量方法研究

【英文题名】

Research on the Method of Meseasuring Moving Object's 6-DOF Parameters Based on the Image

【学科专业】

导航、制导与控制

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-3-13

【中关键词】

六自由度,特征点,摄像机标定,交汇测量,,

【英关键词】

Six degree of freedom,Feature point,Camera calibration,Intersection measurement,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>计算机的应用>信息处理(信息加工)>模式识别与装置

【论文摘要】

本文针对实际项目的具体需求,研究了一种基于图像测量技术的运动物体六自由度测量方法。首先,本文根据项目的技术指标选取了一些相关产品,并利用光纤通道技术及RAID技术对这些产品进行了配置,搭建出了一套图像采集存储系统,解决了双摄像机同步工作、高分辨率图像的高速采集和海量数据实时存储的问题。这套图像采集存储系统性能优良,稳定性好,可靠性高,在交汇测量领域具有很大的实用价值。然后,介绍了本测量系统的基本工作原理。本系统以交汇测量原理为基础。测量前,在待测空间运动物体上安装3个特征点,并采用两个性能相同、位置固定的摄像机从不同角度对被测运动物体上的特征点进行同步拍摄,并将采集到的图像存储到相应的高速存储设备中,以便进行事后处理。接着,重点介绍了运动物体六自由度的解算方法。首先,对采集到的图像去除噪声,分割特征点与背景,提取特征点轮廓,利用中心定位算法获得特征点的二维图像坐标。然后,再根据标定得到的摄像机内、外参数,计算经过特征点和相应摄像机光心的两条空间直线的方程,两条直线的交点坐标即为特征点的三维世界坐标。考虑到由于实际计算时存在各种误差,两条直线很有可能并不相交,因此利用最小二乘法对以...

【论文题纲】

摘要	4-6
Abstract	6-10
第1章绪论	10-16
1.1 课题研究的目的和意义	10
1.2 图像测量技术方法综述	10-15
1.2.1 结构光方法	11-13
1.2.2 激光自动聚焦法	13
1.2.3 单目视觉法	13
1.2.4 双目视觉法	13-14
1.2.5 多目视觉法	14-15
1.3 本文的主要研究内容	15-16
第2章测量系统的组成及工作原理	16-28
2.1 测量系统的组成	16-17
2.2 测量系统的结构配置	17-25
2.2.1 图像采集系统	17-20
2.2.2 图像存储系统	20-24
2.2.3 同步触发信号系统	24-25
2.2.4 测量系统性能测试	25
2.3 测量系统的工作原理	25-27
2.4 本章小结	27-28
第3章运动物体六自由度的测量方法	28-53
3.1 图像处理	28-38
3.1.1 图像去噪声	28-30
3.1.2 特征点与背景的分割	30-32
3.1.3 提取特征点轮廓	32-33
3.1.4 特征点中心的图像坐标的求解	33-37
3.1.5 特征点跟踪	37-38
3.2 摄像机标定	38-43
3.2.1 带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型	39-42
3.2.2 Tsai标定算法	42-43
3.3 特征点中心的世界坐标的求解	43-46
3.3.1 特征点的三维重构	44-45
3.3.2 矩阵的SVD分解	45-46
3.4 运动物体六自由度的解算方法	46-52
3.4.1 运动物体姿态参数的求解	46-51
3.4.2 运动物体位置参数的求解	51-52
3.5 本章小结	52-53
第4章系统软件设计	53-61
4.1 OpenCV函数库简介	53-54
4.2 系统软件设计	54-60
4.2.1 图像采集存储软件	54-55
4.2.2 查找丢帧软件	55-57
4.2.3 摄像机标定软件	57-58
4.2.4 六自由度解算软件	58-60
4.3 本章小结	60-61
第5章实验数据及误差分析	61-72
5.1 计算机仿真实验数据及误差分析	61-63
5.2 真实图像实验数据及误差分析	63-71
5.2.1 特征点中心定位实验数据及误差分析	63
5.2.2 摄像机标定实验数据及误差分析	63-66
5.2.3 六自由度测量实验数据及误差分析	66-71
5.3 本章小结	71-72
结论	72-74
参考文献	74-78
攻读学位期间发表的学术论文	78-80
致谢	80

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.382125



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