基于单相机与DEM的弹落点坐标定位方法研究

发布时间：2020-08-14 16:52

【摘要】：基于单目视觉的定位方法仅利用单台摄像机完成目标定位,具有测量范围大和结构简单等特点,且不需要解决双目立体视觉中两台摄像机之间的特征点匹配等问题。本文针对大视场远距离条件下的靶场弹落点坐标定位系统,研究了一种基于单相机与数字高程模型的弹落点坐标定位方法,该方法利用摄像机线性成像模型与数字高程模型内插逼近相结合的方法获取弹落点的三维信息,只需要单台摄像机即可对弹落点坐标进行定位解算,且不需要移动摄像机位置或者对多幅图像进行处理,具有操作方法简单、运算速度快、适用范围广等优点。针对现场情况对本文研究的坐标定位方法进行了误差仿真与分析,并利用外场实验的方式对坐标定位精度进行了验证。现场测试数据表明,在视场宽度为300m的监测范围内,偏心距测量相对误差小于1%,证实本文研究的坐标定位方法适用于本系统所应用的测量环境。本文研究内容主要包括:1.围绕课题对课题研究背景和意义进行了阐述。研究了基于单目视觉原理的目标定位方法的研究现状,列举了两种单目视觉目标定位方法及其优点和不足,并阐述了本文的主要研究内容。2.对坐标定位系统成像原理进行了深入的研究。分别阐述了本文方法中用到的坐标系以及坐标系之间的变换关系;研究了摄像机成像线性模型与非线性模型的相关原理。结合系统的应用环境,根据线性成像模型构建本文系统测量模型。3.重点研究了基于数字高程模型的单相机坐标定位方法。该方法利用图像二维信息求解出摄像机光心与弹落点相连的空间直线方程,根据摄像机与靶心的相对位置确定直线上的搜索起点和搜索步距,将直线上的搜索点与数字高程模型进行匹配,最终求解出弹落点的三维坐标。最后对本文系统中几种误差来源进行分析与仿真。4.对弹落点坐标定位方法进行实验与验证。分别阐述了实验系统硬件结构和软件实现。并通过进行外场实验的方式,对本文方法的测量精度进行验证。经过实验结果分析,本文中使用的方法可以较好的实现弹落点坐标定位。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41
【图文】：

天津大学硕士学位论文为光学畸变误差[37]。在使用非线性模型进行研究时，主要使用向畸变[38]和切向畸变[39]。向畸变畸变是由像点在径向方向上产生的偏差，是由镜头曲面径向加。径向畸变相对于主光轴对称，且主点与对称中心有不完全重为对称中心即为主点[40]。径向畸变的正负取决于相对主点偏为正向，向内偏移为负向，如图 2-5 所示：

图 2-6 摄像机 1 实验现场标定图摄像机 2 的现场标定情况如图 2-7 所示。摄像机焦距设置为 17mm。在图像上获取靶旗右下角点的像素坐标分别为(735,558)和(606,552)。带入本系统采用的标定模型得到焦距的标定结果为 16.95mm，旋转角( , , )的标定结果为(215.6°,5.4°,1.7°)。图 2-7 摄像机 2 实验现场标定图

629)。带入本系统采用的标定模型得到焦距的标定结果为 17.13mm，旋转角( , , )的标定结果为(183.7°,9.3°,3.1°)。图 2-6 摄像机 1 实验现场标定图摄像机 2 的现场标定情况如图 2-7 所示。摄像机焦距设置为 17mm。在图像上获取靶旗右下角点的像素坐标分别为(735,558)和(606,552)。带入本系统采用的标定模型得到焦距的标定结果为 16.95mm，旋转角( , , )的标定结果为(215.6°,5.4°,1.7°)。

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 邾继贵;邹剑;林嘉睿;叶声华;;基于非成像模型的摄像机校准方法[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2013年06期

2 陈静;包龙海;李琳;;基于Global Mapper的DEM数据格式转换[J];测绘技术装备;2012年03期

3 李荣明;芦利斌;金国栋;;单目视觉定位方法研究综述[J];现代计算机(专业版);2011年11期

4 韩国阁;柴晓冬;郑树彬;李立明;;基于Matlab的双目CCD标定[J];上海工程技术大学学报;2010年01期

本文编号：2793294