基于单摄像机六自由度检测系统的设计

摘要

随着图像采集和处理技术的飞速发展，基于机器视觉的图像六自由度测量方法已在机器人、海洋工程、飞行模拟器等领域得到广泛应用。论文将单目视觉方法和图像处理技术应用到运动平台六自由度检测上，完成了系统测试模型的搭建，实现了六自由度运动平台运动参数的检测与验证。 论文提出了一种利用单摄像机检测与其相对目标平面六自由度运动参数的方法，利用ADI公司的ADSP-BF533 EZ-KIT Lite评估板作为硬件开发平台完成系统的设计，并对摄像机的内部参数做了标定。通过摄像机采集图像传送到评估版中的SDRAM中，并由Blackfin533 DSP数字信号处理器对图像进行处理，根据提出的方法计算得到六自由度运动参数，根据运动参数将摄像机运动到下一个位置，使摄像机达到理想的位姿。整个过程中检测到的六自由度参数通过监视器显示出来。 论文在对六自由度参数计算之前，先对目标平面上标记两个不同大小的圆，并在大圆内部填充不同的字符以区别平台运动的类型，之后对采集到的图像进行预处理，通过去噪、图像分割、区域填充等操作，提取出适合六自由度参数计算的特征元素，并对目标平面上的字符进行识别，最后根据论文中的方法计算六自由度运动参数，为工作平台的运动提供反馈依据。 最后通过实验对六自由度检测系统进行了模拟，并对平台的运动过程以及误差进行了分析，分析的结果证明了系统模型的正确性和有效性，同时也表明了本系统能够智能的运动而没有回转或回移的运动，并最终能够使摄像机与目标平面达到平行正中的位姿。因此，本系统为实际工程中六自由度检测的应用奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究及发展现状

1.3主要研究内容

2摄像机图像检测

2.1图像测量方法

2.2摄像机透视投影模型

2.3摄像机标定

2.4本章小结

3六自由度检测系统硬件结构

3.1系统工作原理

3.2系统硬件组成

3.3ITU-656格式

3.4.视频采集的实现

3.5SDRAM

3.6视频编码芯片ADV7171

3.7DMA的使用

3.8BF533开发工具和开发流程

3.9本章小结

4六自由度测量方法

4.1图像处理方法

4.2字符识别

4.3特征元素的提取

4.4六自由度的分解

4.5本章小结

5实验结果和分析

5.1实验参数说明

5.2实验过程和数掘分析

5.3实验总结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢