在對(duì)航天器進(jìn)行地面仿真的過(guò)程中,需要使用氣浮臺(tái)來(lái)提供微干擾力矩的動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在這種航天器動(dòng)力學(xué)閉環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)中需要實(shí)時(shí)獲取氣浮臺(tái)的位置和姿態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)氣浮臺(tái)位置和姿態(tài)的閉環(huán)控制。基于這一研究背景,本課題采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)相關(guān)的測(cè)量原理,對(duì)氣浮臺(tái)的位姿測(cè)量方法進(jìn)行研究,提供一種非接觸、低成本、高精度的氣浮臺(tái)位置與姿態(tài)測(cè)量方法。首先分析了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,研究了相機(jī)的建模與標(biāo)定方法。分析了單目相機(jī)和雙目相機(jī)的成像原理,建立了相機(jī)的針孔成像模型、鏡頭畸變模型、三角測(cè)距模型和立體校正模型,給出了相應(yīng)的標(biāo)定算法,并通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)標(biāo)定了模型中的未知參數(shù)。然后研究了目標(biāo)特征的提取與匹配方法。對(duì)于合作目標(biāo),研究了基于二維高斯曲面擬合的亞像素質(zhì)心定位方法和基于先驗(yàn)幾何關(guān)系的標(biāo)志點(diǎn)匹配算法;對(duì)于非合作目標(biāo),研究了基于SIFT特征描述符的特征點(diǎn)提取算法和基于隨機(jī)抽樣一致性原則的特征點(diǎn)匹配算法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了目標(biāo)提取與匹配方法的正確性。之后研究了針對(duì)合作目標(biāo)的位姿測(cè)量方法。給出了將測(cè)量數(shù)據(jù)從二維圖像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到三維世界坐標(biāo)系的方法;建立了基于合作目標(biāo)的位姿測(cè)量模型,提出了基于迭代更新的合作目標(biāo)位姿測(cè)量... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

枕形畸變和桶形畸變切向畸變產(chǎn)生的原因是，透鏡本身與相機(jī)傳感器平面難以做到完全平行

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-12-r2=x2+y2(2-9)其中1k、2k、3k為徑向畸變系數(shù)，1p、2p切向畸變系數(shù)。2.2.3三角測(cè)距模型雙目相機(jī)的三角測(cè)距模型基于三角測(cè)量原理，根據(jù)世界坐標(biāo)系下的同一點(diǎn)在雙目相機(jī)的左右視圖圖像坐標(biāo)下的視差信息，可以在不借助先驗(yàn)信息的前提下，估計(jì)深度信息。在建立相機(jī)的三角測(cè)距模型時(shí)，為了簡(jiǎn)化模型，使用平行雙目作為建模的基本假設(shè)，即雙目相機(jī)中的左右視圖對(duì)應(yīng)的像平面位于同一平面中。對(duì)于不滿(mǎn)足平行雙目假設(shè)的實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)，使用2.3.4節(jié)中介紹的立體校正模型可以將非平行雙目測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為平行雙目測(cè)量系統(tǒng)。圖2-2三角測(cè)距模型將空間點(diǎn)P在雙目相機(jī)的左右視圖對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別記為(,)Tlluv和(,)Trruv，將空間點(diǎn)P在相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)記為,,Z)TCCC（XY，將雙目相機(jī)中左右相機(jī)光心之間的距離記為基線(xiàn)長(zhǎng)度B，根據(jù)相似三角形原理，可以求得下變換關(guān)系

第2章相機(jī)的建模與標(biāo)定-13-lClrlClrClruXBuvYBuuuuZufB===(2-10)其中，f為相機(jī)的焦距。2.2.4立體校正模型在實(shí)際測(cè)量中，由于存在機(jī)械安裝過(guò)程等引入的誤差，滿(mǎn)足平行雙目假設(shè)的雙目測(cè)量系統(tǒng)往往很難獲得。因此，需要先通過(guò)本節(jié)中建立的立體校正模型對(duì)雙目測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校正。立體校正的實(shí)質(zhì)是求取雙目測(cè)量系統(tǒng)中左右視圖對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圖像坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系。雙目相機(jī)的立體校正模型示意圖如圖2-3所示。圖2-3立體校正模型由此可得雙目相機(jī)的立體校正模型rlP=RP+T(2-11)其中，lP和rP分別是空間點(diǎn)P在左右視圖對(duì)應(yīng)的圖像坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。2.3相機(jī)標(biāo)定算法相機(jī)模型建立完成后，需要根據(jù)建立的相機(jī)模型推導(dǎo)相應(yīng)的標(biāo)定算法。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]單目視覺(jué)姿態(tài)自動(dòng)測(cè)量方法研究[D]. 張慧娟.湖北工業(yè)大學(xué) 2019
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[3]四旋翼飛行器半物理模型實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)研究[D]. 戴穎超.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
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