基于单摄像机的弹体位姿测量系统设计

摘要

视觉测量是一门涉及计算机视觉理论、光学、光电子学、图像处理、模式识别、信号与数据处理及计算机技术等众多学科的技术。随着计算机技术的发展，视觉测量技术也随之取得长足发展，并被广泛应用于各个领域。而基于单目视觉的位姿测量方法，也由于其系统结构简单，测算速度快，成本低等优点，而被广泛应用于多个场景。
　　本文深入分析了单目视觉测量发展现状，研究了摄像机成像原理、摄像机标定方法、PNP问题及图像处理的实现方法;在上述理论基础上构建出系统的测量模型，并设计了系统测量方案，完成了实验器件选型，研究了系统算法，从而完成了弹体位姿测量系统的设计;最后使用选型的实验器件搭建了系统的实验平台，完成了图像采集、图像处理及位姿参数计算，实现了弹体的位姿测量。在图像处理及位姿参数计算过程中，本文使用Matlab软件来实现系统的算法，最终计算出正确的弹体位姿参数。本文的目的在于研究出一套弹体位姿测量系统，实现对弹体进行实时的位姿状态监控，以解决炮弹在炮膛传送过程中出现的弹体晃动等问题。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 单目视觉测量

1．2．2 PNP问题

1．3 论文组织结构

2 单目视觉测量原理研究

2．1 摄像机成像原理

2．1．1 摄像机成像模型

2．1．2 模型参考坐标系

2．1．3 各坐标系间变换关系

2．2 摄像机标定

2．3 本章小结

3 弹体位姿测量系统设计

3．1 系统测量方案设计

3．1．1 系统测量原理

3．1．2 系统特征点布局

3．1．3 系统测量步骤

3．2 实验器件选型

3．2．1 CCD摄像机

3．2．2 图像采集卡

3．2．3 目标靶

3．2．4 导轨

3．3 系统算法研究

3．3．1 图像滤波

3．3．2 图像分割

3．3．3 连通域标记

3．3．4 特征点中心坐标求取

3．3．5 摄像机内部参数标定

3．3．6 位姿参数计算

3．4 本章小结

4 弹体位姿测量系统实现

4．1 图像采集

4．2 图像处理

4．2．1 图像滤波

4．2．2 图像二值化

4．2．3 特征点坐标求取

4．3 摄像机标定

4．3．1 摄像机内部参数标定

4．3．2 位姿参数计算

4．4 误差分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献