基于圖像處理的空間目標(biāo)姿態(tài)測量.pdf

1、空間目標(biāo)的三維姿態(tài)是航空以及軍事領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題，姿態(tài)主要包含了被測目標(biāo)的俯仰角、偏航角以及滾動角。目前針對這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用備受關(guān)注，而采用雙目立體視覺的測量方法具有非接觸，精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以該測量系統(tǒng)在空間目標(biāo)的姿態(tài)測量領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。
　　本文研究的基于圖像處理的空間目標(biāo)姿態(tài)測量，是單一背景下基于圖像處理和雙目立體視覺的運(yùn)動目標(biāo)的姿態(tài)測量，主要是通過雙目立體視覺成像系統(tǒng)拍攝實(shí)驗(yàn)所需要的目標(biāo)圖像信息，利用攝像機(jī)標(biāo)

2、定技術(shù)得到的內(nèi)外部參數(shù)和圖像處理技術(shù)獲取目標(biāo)圖像的特征信息，最后建立姿態(tài)測量算法的數(shù)學(xué)模型對目標(biāo)各個(gè)時(shí)刻的角度進(jìn)行計(jì)算。本文的主要工作分為以下幾個(gè)部分：
　　首先研究了攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)。為了得到攝像機(jī)標(biāo)定的內(nèi)外部參數(shù)，研究了圖像采集過程中所用的雙目立體視覺系統(tǒng)、攝像機(jī)常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換和攝像機(jī)的透視投影模型。考慮到本文的空間目標(biāo)姿態(tài)測量問題，對計(jì)算結(jié)果的精確要求較為嚴(yán)格，我們主要研究了標(biāo)定精度較高的Zhang平面模板標(biāo)定法的原理和實(shí)

3、現(xiàn)過程，完成了對雙目立體視覺系統(tǒng)中兩個(gè)攝像機(jī)的標(biāo)定。
　　其次研究了空間目標(biāo)姿態(tài)測量圖像的預(yù)處理。針對雙目攝像機(jī)獲取圖像信息的特點(diǎn)和所要完成的目的要求，本文主要研究了圖像平滑、閾值分割、邊緣檢測、邊緣細(xì)化等常用的圖像預(yù)處理手段的常用方法，通過實(shí)驗(yàn)對比，選擇高斯濾波實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)圖像平滑、最大類間差法實(shí)現(xiàn)閾值分割、Canny算子實(shí)現(xiàn)邊緣檢測、模板法實(shí)現(xiàn)細(xì)化邊緣，為后續(xù)被測目標(biāo)姿態(tài)測量的計(jì)算做準(zhǔn)備。
　　再次，空間軸對稱目標(biāo)的姿態(tài)

4、測量算法是本文的一個(gè)研究重點(diǎn)。本文的目標(biāo)圖像是空間軸對稱的彈模型，我們首先利用 Hough變換提取出軸對稱目標(biāo)圖像的兩條邊緣直線，并以此為基礎(chǔ)，采用中軸線法在中軸線提取的基礎(chǔ)上完成了空中目標(biāo)俯仰角、偏航角的計(jì)算。通過粘貼標(biāo)記的螺旋線法在特征點(diǎn)提取的基礎(chǔ)上，完成了空間目標(biāo)滾動角的計(jì)算，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了上述方法的有效性。
　　最后在算法研究的基礎(chǔ)上，在Visual C++6.0平臺下搭建了一個(gè)基于圖像處理的空間目標(biāo)姿態(tài)測量系統(tǒng)，對