【摘要】：基于單目視覺的定位方法僅利用單臺攝像機完成目標定位,具有測量范圍大和結構簡單等特點,且不需要解決雙目立體視覺中兩臺攝像機之間的特征點匹配等問題。本文針對大視場遠距離條件下的靶場彈落點坐標定位系統(tǒng),研究了一種基于單相機與數(shù)字高程模型的彈落點坐標定位方法,該方法利用攝像機線性成像模型與數(shù)字高程模型內(nèi)插逼近相結合的方法獲取彈落點的三維信息,只需要單臺攝像機即可對彈落點坐標進行定位解算,且不需要移動攝像機位置或者對多幅圖像進行處理,具有操作方法簡單、運算速度快、適用范圍廣等優(yōu)點。針對現(xiàn)場情況對本文研究的坐標定位方法進行了誤差仿真與分析,并利用外場實驗的方式對坐標定位精度進行了驗證。現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)表明,在視場寬度為300m的監(jiān)測范圍內(nèi),偏心距測量相對誤差小于1%,證實本文研究的坐標定位方法適用于本系統(tǒng)所應用的測量環(huán)境。本文研究內(nèi)容主要包括:1.圍繞課題對課題研究背景和意義進行了闡述。研究了基于單目視覺原理的目標定位方法的研究現(xiàn)狀,列舉了兩種單目視覺目標定位方法及其優(yōu)點和不足,并闡述了本文的主要研究內(nèi)容。2.對坐標定位系統(tǒng)成像原理進行了深入的研究。分別闡述了本文方法中用到的坐標系以及坐標系之間的變換關系;研究了攝像機成像線性模型與非線性模型的相關原理。結合系統(tǒng)的應用環(huán)境,根據(jù)線性成像模型構建本文系統(tǒng)測量模型。3.重點研究了基于數(shù)字高程模型的單相機坐標定位方法。該方法利用圖像二維信息求解出攝像機光心與彈落點相連的空間直線方程,根據(jù)攝像機與靶心的相對位置確定直線上的搜索起點和搜索步距,將直線上的搜索點與數(shù)字高程模型進行匹配,最終求解出彈落點的三維坐標。最后對本文系統(tǒng)中幾種誤差來源進行分析與仿真。4.對彈落點坐標定位方法進行實驗與驗證。分別闡述了實驗系統(tǒng)硬件結構和軟件實現(xiàn)。并通過進行外場實驗的方式,對本文方法的測量精度進行驗證。經(jīng)過實驗結果分析,本文中使用的方法可以較好的實現(xiàn)彈落點坐標定位。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41
【圖文】：

天津大學碩士學位論文為光學畸變誤差[37]。在使用非線性模型進行研究時，主要使用向畸變[38]和切向畸變[39]。向畸變畸變是由像點在徑向方向上產(chǎn)生的偏差，是由鏡頭曲面徑向加。徑向畸變相對于主光軸對稱，且主點與對稱中心有不完全重為對稱中心即為主點[40]。徑向畸變的正負取決于相對主點偏為正向，向內(nèi)偏移為負向，如圖 2-5 所示：

圖 2-6 攝像機 1 實驗現(xiàn)場標定圖攝像機 2 的現(xiàn)場標定情況如圖 2-7 所示。攝像機焦距設置為 17mm。在圖像上獲取靶旗右下角點的像素坐標分別為(735,558)和(606,552)。帶入本系統(tǒng)采用的標定模型得到焦距的標定結果為 16.95mm，旋轉角( , , )的標定結果為(215.6°,5.4°,1.7°)。圖 2-7 攝像機 2 實驗現(xiàn)場標定圖

629)。帶入本系統(tǒng)采用的標定模型得到焦距的標定結果為 17.13mm，旋轉角( , , )的標定結果為(183.7°,9.3°,3.1°)。圖 2-6 攝像機 1 實驗現(xiàn)場標定圖攝像機 2 的現(xiàn)場標定情況如圖 2-7 所示。攝像機焦距設置為 17mm。在圖像上獲取靶旗右下角點的像素坐標分別為(735,558)和(606,552)。帶入本系統(tǒng)采用的標定模型得到焦距的標定結果為 16.95mm，旋轉角( , , )的標定結果為(215.6°,5.4°,1.7°)。

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 邾繼貴;鄒劍;林嘉睿;葉聲華;;基于非成像模型的攝像機校準方法[J];天津大學學報(自然科學與工程技術版);2013年06期

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本文編號：2793294