空间目标位姿的视觉测量技术研究

发布时间：2024-07-06 11:26

　　空间目标的位置和姿态测量是目标追踪、飞行器空间对接、移动机器人定位等领域研究的重要问题。视觉测量技术具有成本低、精度高、自动化程度高等优势,非常适合近距离的位姿测量。其中单目视觉位姿测量系统结构简单,可以对目标进行非接触式测量,避免了测量过程中对被测目标的机械破坏,目前已经被广泛应用于各个领域。本文结合了视觉位姿测量理论,设计了一套单目视觉位姿测量系统,确定了合适的畸变模型并对摄像机进行精确标定,提出一种混合粒子群算法,实现了位姿的高精度测量。首先,对摄像机标定算法和畸变模型进行了研究。摄像机标定是在模型确定的情况下解算摄像机参数的问题,选择合适的摄像机模型对于精确标定摄像机至关重要,本文采用平面标定法对摄像机进行初始标定,针对本文采用的摄像机,分别对不同畸变模型进行标定实验,根据实验结果选择了合理的畸变模型,精确标定了摄像机。其次,深入研究了位姿测量算法,分析和比较了经典位姿测量算法的优缺点,包括直接线性变换、EPnP算法、正交迭代算法,在此基础上提出了一种混合粒子群算法。该算法采用一种自适应惯性权重策略平衡了种群的全局和局部搜索能力;通过对粒子进行交叉操作和变异操作使算法不易陷入局...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 位姿测量系统研究现状
        1.2.2 单目视觉位姿测量方法研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 视觉测量系统常用理论
    2.1 摄像机成像模型
        2.1.1 透视投影模型
        2.1.2 畸变模型
    2.2 位姿变换与最优化理论
        2.2.1 位姿变换的表示方法
        2.2.2 绝对定向问题的求解
    2.3 最优化算法
    2.4 本章小结
第3章 摄像机标定
    3.1 摄像机标定概述
    3.2 摄像机标定方法
        3.2.1 平面标定法
        3.2.2 RAC两步法
    3.3 畸变模型的选取
    3.4 实验结果与分析
    3.5 本章小结
第4章 位姿测量算法研究
    4.1 直接线性变换算法
    4.2 EPnP算法
    4.3 正交迭代算法
        4.3.1 物方空间共线误差
        4.3.2 正交迭代算法原理
    4.4 混合粒子群算法
        4.4.1 粒子群算法简介
        4.4.2 混合粒子群算法原理
        4.4.3 混合粒子群算法流程
    4.5 本章小结
第5章 实验结果与数据分析
    5.1 数字仿真实验
    5.2 实物验证实验
        5.2.1 旋转测量实验
        5.2.2 平移测量实验
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：4002485