飞行器位姿光电测量的算法性能评估

发布时间：2020-06-28 20:36

【摘要】：近几年来,随着人们对计算机视觉与位姿测量算法的不断关注,基于计算机视觉的测量技术在舰载直升机着舰、无人机起降以及飞行器状态监视等导航技术领域得到了广泛的应用。随着越来越多的位置姿态测量算法的提出与改善,对测量算法的性能进行分析,从而选取正确有效的算法就显得尤为重要。优秀的算法必须满足可以正确执行的功能与高效性能的需求。本论文主要的任务就是设计和实现一套位置姿态测试算法性能评估的系统框架,目的是使工作人员在不了解算法的具体实现细节的前提下,能够快速有效的对算法的性能以及实用性进行分析,选出适合的测量算法。首先,主要阐述飞行器位姿测量算法评估软件的研究背景和意义,并对于测量算法性能评估指标近年来的应用现状进行了详细的介绍。阐述了视觉测量原理与系统需求设计依据。根据精度、不确定度以及复杂度等多方面的理论基础研究对算法性能评估的指标进行分析。其次,以MATLAB中提供的可视化GUI界面平台为基础,设计一套拥有人机交互界面的评估系统。通过模型加载、环境参数设置、分析报告设置、精度分析、不确定度分析和复杂度分析等模块对系统进行详细的模块化设计,并且基于精度、不确定度和复杂度的理论依据以及需要实现的功能,对子模块设计流程进行具体描述。再次,通过评估软件对示例算法的要求,设计仿真模型和测量模型。介绍了单目视觉测量算法的设计原理,与基于OpenCV视觉库中实现测量算法需要的函数,为位姿测量算法示例程序的编程提供了清晰的思路。同时,以加载动态库(DLL)的形式对编写的示例算法程序进行封装。对软件调用测量算法进行接口规定设计,使软件系统更加规范和合理。本论文最后编写评估系统功能的实现函数。通过对输入参数和系统参数的设置,分别调用仿真模型和测量算法并从精度、不确定度和复杂度三个子模块进行测试分析。根据示例程序对每个功能模块进行的测试结果,对位置姿态测量算法的性能进行分析评估,以此来验证评估软件的功能。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V249
【图文】：

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人员对视觉位姿测量模型不断的探讨研究，越来越多和改善。同时，基于 UI 可视化界面设计技术的日益完理论基础的探究，本系统以这几点的发展为基础进行量模型的视觉测量模型是指采用摄像机获取合作目标上的信像。摄像机通过从合作目标获取信标点的信息，根据要参数的旋转矩阵和平移矢量，根据计算的参数信息相对位置关系。测量原理测量原理是通过人们对几何光学成像的深入认识和探测量学科，人们通过利用光学系统成像的原理来实现

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通过光学透镜成像的原理，将空间坐标系三维坐标点变空间物体的多个特征点对应像平面的一个像点，但是同一。其示意图参见图 2-1，透射变换公式见式(2-1)，设X,Y,Z)，在像平面二维像坐标系oxy 上对应于像点 p 的坐采用摄像机透镜的中心位置，f 为摄像机透镜的焦距。 ZfYyZfXxuu测量系统的数学模型的视觉测量模型[34]作为一种合作目标位置姿态参数现过程是：通过摄像机对一个目标的信标点进行成像上的位置、摄像机相对于参考坐标系的位姿关系、摄坐标等信息，用一种视觉位姿测量解算算法计算出该和姿态。

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