衛(wèi)星在太空的空間任務(wù)包括在軌服務(wù),交會對接,空間目標(biāo)監(jiān)視等,而準(zhǔn)確的定位目標(biāo)衛(wèi)星相對于執(zhí)行衛(wèi)星的位置、姿態(tài)則是完成這些任務(wù)的必要條件。本文以立體視覺測量系統(tǒng)為基礎(chǔ),在已有研究成果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種非合作目標(biāo)位姿測量方法。并針對實(shí)驗(yàn)過程中的具體問題對傳統(tǒng)的測量方法進(jìn)行了改良。本文主要通過如下幾個方面完成了立體視覺的非合作目標(biāo)位姿測量方法的設(shè)計(jì)。（1）系統(tǒng)地分析了課題的背景與研究意義,對雙目立體視覺,多目標(biāo)跟蹤,雙目視覺立體匹配與攝像機(jī)標(biāo)定的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。確立了整體的研究思路。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中遇到了攝像機(jī)在長景深條件下標(biāo)定局部誤差過大的問題。發(fā)現(xiàn)該問題的主要原因是小靶標(biāo)對長景深標(biāo)定所獲得的標(biāo)定結(jié)果只能是局部最優(yōu)。為解決此問題首先闡述了攝像機(jī)模型、攝像機(jī)畸變模型和空間射影幾何原理。以及對傳統(tǒng)標(biāo)定方法進(jìn)行了概述,設(shè)計(jì)了一種基于多工位小標(biāo)準(zhǔn)靶的標(biāo)定方法,該方法可以有效減低長景深標(biāo)定的整體誤差。（3）對不同情況的太空背景條件進(jìn)行了分析,之后對實(shí)驗(yàn)中不同背景出現(xiàn)的不同處理結(jié)果進(jìn)行了分析。首先針對拍攝背景較簡潔,效果較好的情況下設(shè)計(jì)了一套圖像預(yù)處理方法。之后針對有強(qiáng)光背景條件下設(shè)計(jì)了一種形... 

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

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖像坐標(biāo)系1O定義為攝像機(jī)二維圖像平面與攝像機(jī)光軸的交點(diǎn)，1O在vu,坐標(biāo)系中坐標(biāo)為

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-000010101001uXdXuuudXvvYdYvvdY=+==+(2-1)攝像機(jī)成像幾何關(guān)系如圖2-2所示，圖中o點(diǎn)為攝像機(jī)光心，攝像機(jī)坐標(biāo)系中yx,軸分別與圖像坐標(biāo)系中YX,軸平行，z為光軸，它與圖像平面垂直。點(diǎn)o與,,zyx軸組成的坐標(biāo)系為攝像機(jī)坐標(biāo)系，1oO為焦距。圖2-2攝像機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系假設(shè)空間一點(diǎn)P在世界坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)分別是()T,,WWWZYX和()T,,zyx，則：==11101TWWWWWWZYXZYXtRyzx1M(2-2)其中，R是3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣，t是3×1的平移矢量。2.2.2攝像機(jī)模型（1）小孔模型攝像機(jī)的數(shù)學(xué)幾何模型可以看做為小孔模型，如圖2-3所示。圖中f為焦距，Z是光心到被拍攝物體的距離，L是成像物體的長度，l是物體的成像長度。通過圖中的幾何關(guān)系可以得到，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-9-ZL=fl(2-3)為了簡化該模型的形式，將成像平面移到針孔前，如圖2-1所示。則式（2-3）可以寫為：ZLfl=(2-4)這樣對于拍攝過程中的任意一點(diǎn)(ZYXQ,,)與成像平面(yxq,)的對應(yīng)關(guān)系可以表示為==ZYfyZXfx(2-5)圖2-3小孔模型（2）內(nèi)參數(shù)模型通過基于攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)模型的幾何變換可以實(shí)現(xiàn)圖像點(diǎn)與空間點(diǎn)之間的投影，即將點(diǎn)（x,y）轉(zhuǎn)換成為（u,v），并將主點(diǎn)的圖像坐標(biāo)定義為（u0,v0），則==yvvxuuyxαα00(2-6)將（2-3）式代入到（2-4）式中，得==ZYfvvZXfuuyxαα00(2-7)將（2-5）式寫為矩陣形式，則有==1//1//10000100ZYZXZYZXvkukvuyxinM(2-8)（2-6）式中，Mi含有4個參數(shù)。因此稱式（2-6）為攝像機(jī)的四參數(shù)模型。將空間點(diǎn)的坐標(biāo)用（xc,yc,zc）來表示，（2-6）式可改寫為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于OpenCV的視頻監(jiān)控與跟蹤系統(tǒng)研究[J]. 邱鵬瑞.  計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程. 2019(04)
[2]基于雙目視覺的焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[J]. 馮進(jìn)良,曹晨鳴,孫銘,王浩浩,李世濤.  長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(01)
[3]測量誤差不確定性加權(quán)的立體視覺位姿估計(jì)目標(biāo)函數(shù)[J]. 霍炬,張貴陽,崔家山,楊明.  光學(xué)精密工程. 2018(04)
[4]基于OpenGL的模擬雙目建模平臺研究與仿真[J]. 劉陽,謝宗武,王濱,劉宏,蔡鶴皋.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[5]基于改進(jìn)SURF算子的彩色圖像配準(zhǔn)算法[J]. 任克強(qiáng),胡夢云.  電子測量與儀器學(xué)報. 2016(05)
[6]一種基于距離約束的改進(jìn)SURF算法[J]. 李紅波,趙永耀,吳渝,代文海.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2014(12)
[7]基于改進(jìn)SIFT算法的圖像匹配[J]. 劉佳,傅衛(wèi)平,王雯,李娜.  儀器儀表學(xué)報. 2013(05)
[8]非合作大目標(biāo)位姿測量的線結(jié)構(gòu)光視覺方法[J]. 高學(xué)海,梁斌,潘樂,徐文福.  宇航學(xué)報. 2012(06)
[9]地球靜止軌道在軌服務(wù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 梁斌,徐文福,李成,劉宇.  宇航學(xué)報. 2010(01)
[10]基于雙目視覺的航天器間相對位置和姿態(tài)的測量方法[J]. 張慶君,胡修林,葉斌,鐘山.  宇航學(xué)報. 2008(01)

博士論文
[1]基于多尺度變換的圖像去噪及融合算法研究[D]. 劉玉淑.山東大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于雙目視覺移動機(jī)器人目標(biāo)的檢測與定位[D]. 盧洪軍.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于雙目視覺的非合作目標(biāo)特征結(jié)構(gòu)識別方法研究[D]. 鄂薇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于視覺的近距離非合作空天目標(biāo)的相對位姿測量技術(shù)研究[D]. 李文躍.南京航空航天大學(xué) 2012
[4]攝像機(jī)大視場標(biāo)定方法研究[D]. 林武康.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]基于雙目立體視覺的空間非合作目標(biāo)的位姿測量[D]. 董圣男.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號：3227902