基于特征点云的火箭喷管位姿测量方法研究
发布时间：2020-12-04 15:47
火箭喷管三维运动参数的测量对控制火箭飞行姿态具有重要研究意义。计算机视觉测量技术可以对目标完成大空间、非接触式参数估计。通常采用的是在喷管表面附着标志物的测量方法。然而,当喷管点火瞬间标志物会发生巨大形变,对测量的精度带来很大影响。图像的特征点具有良好的抗干扰性,不会受到光照等外界条件的影响,反映了目标的几何特性等信息。本文设计了一种基于特征点云的双目视觉位姿测量方案。对立体视觉测量中相机的成像模型进行了研究并推导了基于2D平面靶标的摄像机内外参数标定过程。考虑到实际测量过程中镜头存在畸变,将获得的坐标点采取径向畸变矫正,给出了改进的空间点三维坐标解算方法。为了能够准确地识别出目标图像,对采集到的图像进行去噪声与增强对比度处理,采用目标分割方法将物体与背景分离,降低环境因素的干扰。针对视觉测量中图像特征点的提取与匹配问题,提出了改进的SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法。用SIFT算法提取图像特征点,在k-d（kdimensional）树的搜索策略下完成关键点的欧式距离匹配并用RANSAC（Random Sample Consensus）算...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 图像特征提取研究现状
1.2.2 相机标定研究现状
1.2.3 立体视觉测量研究现状
1.2.4 火箭喷管运动参数测量研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
第2章 立体视觉测量原理与目标图像预处理
2.1 引言
2.2 立体相机的成像与标定
2.3 基于径向与切向畸变的图像坐标矫正
2.4 空间点的三维坐标解算
2.5 目标图像预处理
2.5.1 图像平滑处理与对比度增强
2.5.2 图像目标分割与形态学处理
2.6 本章小结
第3章 图像特征点的提取与匹配方法研究
3.1 引言
3.2 多尺度空间下SIFT算子特征点云获取
3.2.1 DoG金字塔尺度空间极值点检测方法研究
3.2.2 连续空间内关键点定位方法研究
3.2.3 关键点在尺度空间上主方向与辅方向分配方法研究
3.2.4 SIFT特征点描述向量生成方法研究
3.3 RANSAC特征点对匹配优化算法研究
3.4 本章小结
第4章 零散点云表面重建与位姿估计算法研究
4.1 引言
4.2 Crust算法的点云三维重构
4.3 基于主成分分析法的目标位姿测量
4.4 本章小结
第5章 基于特征点云的位姿测量系统实现
5.1 引言
5.2 火箭喷管位姿测量实验平台及测量方案
5.3 相机标定实验结果与分析
5.4 特征点提取与匹配算法精度与效率分析
5.5 三维重建及位姿测量实验结果与分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空地多视角影像的古村落三维重建应用[J]. 胡应龙,陈颖彪,郑子豪,吴志峰,李安敬,杨德校. 测绘科学. 2019(04)
[2]基于主动视觉的手眼系统自标定方法[J]. 邱晓荣,刘全胜,赵吉. 中国测试. 2018(07)
[3]两种基于无人机序列图像的三维重建方法比较[J]. 范聪,李建增,张岩,李喆. 飞航导弹. 2018(01)
[4]基于多尺度降采样规范化割的图像裂纹检测[J]. 王森,伍星,张印辉,陈庆. 仪器仪表学报. 2017(11)
[5]基于机器视觉的喷管摆角测试系统[J]. 鲍文磊,庞业勇,顾彬彬. 现代防御技术. 2012(05)
[6]固体火箭发动机地面试验喷管摆角测试方法研究[J]. 马新宇,杨智慧. 质量与可靠性. 2011(06)
[7]一种基于数学形态学的多形状多尺度边缘检测算法[J]. 黄海龙,王宏,郭璠,张金峰. 东北大学学报(自然科学版). 2010(10)
[8]喷管轴线、摆角等参数的红外光电探测[J]. 张灵飞,郭玉波,陈刚,叶东,车仁生. 哈尔滨工业大学学报. 2010(01)
[9]风洞模型位移光学测量技术应用综述[J]. 周述光,温渝昌,金启刚. 实验流体力学. 2009(02)
[10]摆杆形变对柔性接头摆心、摆角数据的影响[J]. 杨冀英,杜保华. 强度与环境. 2007(01)
博士论文
[1]多相机测量中相机外部参数优化与高精度姿态识别[D]. 戴云彤.东南大学 2018
[2]强干扰条件下精密视觉测量技术及应用研究[D]. 王宪.中南大学 2013
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的三维重建技术研究[D]. 黄学然.西安电子科技大学 2018
[2]基于机器人虚拟双目的三维对象识别与定位方法研究[D]. 薛立伟.苏州大学 2018
[3]基于双目视觉的三维重建算法研究[D]. 倪春香.燕山大学 2018
[4]基于CAD模型机器人3D视觉定位引导研究[D]. 吴树范.长春理工大学 2018
[5]基于双目视觉的三维数字化技术研究与应用[D]. 李超.厦门大学 2017
[6]目标模拟系统及其误差分析与补偿方法研究[D]. 张贵阳.哈尔滨工业大学 2016
[7]动力机构模拟系统的设计与测试方法研究[D]. 张起朋.天津大学 2014
[8]双目视觉局部立体匹配算法的研究[D]. 邹纪标.山东大学 2014
[9]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[10]基于双目视觉的运动参数测量研究[D]. 何欣荣.西安建筑科技大学 2013
本文编号：2897861
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 图像特征提取研究现状
1.2.2 相机标定研究现状
1.2.3 立体视觉测量研究现状
1.2.4 火箭喷管运动参数测量研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
第2章 立体视觉测量原理与目标图像预处理
2.1 引言
2.2 立体相机的成像与标定
2.3 基于径向与切向畸变的图像坐标矫正
2.4 空间点的三维坐标解算
2.5 目标图像预处理
2.5.1 图像平滑处理与对比度增强
2.5.2 图像目标分割与形态学处理
2.6 本章小结
第3章 图像特征点的提取与匹配方法研究
3.1 引言
3.2 多尺度空间下SIFT算子特征点云获取
3.2.1 DoG金字塔尺度空间极值点检测方法研究
3.2.2 连续空间内关键点定位方法研究
3.2.3 关键点在尺度空间上主方向与辅方向分配方法研究
3.2.4 SIFT特征点描述向量生成方法研究
3.3 RANSAC特征点对匹配优化算法研究
3.4 本章小结
第4章 零散点云表面重建与位姿估计算法研究
4.1 引言
4.2 Crust算法的点云三维重构
4.3 基于主成分分析法的目标位姿测量
4.4 本章小结
第5章 基于特征点云的位姿测量系统实现
5.1 引言
5.2 火箭喷管位姿测量实验平台及测量方案
5.3 相机标定实验结果与分析
5.4 特征点提取与匹配算法精度与效率分析
5.5 三维重建及位姿测量实验结果与分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空地多视角影像的古村落三维重建应用[J]. 胡应龙,陈颖彪,郑子豪,吴志峰,李安敬,杨德校. 测绘科学. 2019(04)
[2]基于主动视觉的手眼系统自标定方法[J]. 邱晓荣,刘全胜,赵吉. 中国测试. 2018(07)
[3]两种基于无人机序列图像的三维重建方法比较[J]. 范聪,李建增,张岩,李喆. 飞航导弹. 2018(01)
[4]基于多尺度降采样规范化割的图像裂纹检测[J]. 王森,伍星,张印辉,陈庆. 仪器仪表学报. 2017(11)
[5]基于机器视觉的喷管摆角测试系统[J]. 鲍文磊,庞业勇,顾彬彬. 现代防御技术. 2012(05)
[6]固体火箭发动机地面试验喷管摆角测试方法研究[J]. 马新宇,杨智慧. 质量与可靠性. 2011(06)
[7]一种基于数学形态学的多形状多尺度边缘检测算法[J]. 黄海龙,王宏,郭璠,张金峰. 东北大学学报(自然科学版). 2010(10)
[8]喷管轴线、摆角等参数的红外光电探测[J]. 张灵飞,郭玉波,陈刚,叶东,车仁生. 哈尔滨工业大学学报. 2010(01)
[9]风洞模型位移光学测量技术应用综述[J]. 周述光,温渝昌,金启刚. 实验流体力学. 2009(02)
[10]摆杆形变对柔性接头摆心、摆角数据的影响[J]. 杨冀英,杜保华. 强度与环境. 2007(01)
博士论文
[1]多相机测量中相机外部参数优化与高精度姿态识别[D]. 戴云彤.东南大学 2018
[2]强干扰条件下精密视觉测量技术及应用研究[D]. 王宪.中南大学 2013
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的三维重建技术研究[D]. 黄学然.西安电子科技大学 2018
[2]基于机器人虚拟双目的三维对象识别与定位方法研究[D]. 薛立伟.苏州大学 2018
[3]基于双目视觉的三维重建算法研究[D]. 倪春香.燕山大学 2018
[4]基于CAD模型机器人3D视觉定位引导研究[D]. 吴树范.长春理工大学 2018
[5]基于双目视觉的三维数字化技术研究与应用[D]. 李超.厦门大学 2017
[6]目标模拟系统及其误差分析与补偿方法研究[D]. 张贵阳.哈尔滨工业大学 2016
[7]动力机构模拟系统的设计与测试方法研究[D]. 张起朋.天津大学 2014
[8]双目视觉局部立体匹配算法的研究[D]. 邹纪标.山东大学 2014
[9]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[10]基于双目视觉的运动参数测量研究[D]. 何欣荣.西安建筑科技大学 2013
本文编号：2897861
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