基于幾何特征量的自主位姿測量方法的研究.pdf

1、本論文研究的方法是利用安裝在動態(tài)平臺上的圖像采集系統(tǒng)采集參考平面上的幾何量信息，進行平臺的自主位姿測量的方法，簡稱位姿測量方法。本方法的提出是為了適應動態(tài)位姿測量系統(tǒng)的實時性強，測量精度高的要求。通過基本的針孔成像原理和幾何關系建立數(shù)學模型，算法簡單，特征參數(shù)數(shù)量少，計算速度快，測量精度高。將形成靶標的激光指示器同圖像采集器結(jié)合為同一整體，是保證位姿測量的數(shù)學模型簡單化的關鍵問題。在實際的工程應用中可根據(jù)現(xiàn)場的具體測量精度要求來研制適合

2、現(xiàn)場使用的測量系統(tǒng)。位姿測量系統(tǒng)是現(xiàn)代控制、導航、跟蹤等很多領域中的重要組成部分，可以應用與各種靜態(tài)和動態(tài)的載體上，達到實時測量定位的作用。當前，單目視覺位姿測量方法以簡單的結(jié)構(gòu)和靈活的使用性成為了研究的熱點。該方法應用前景廣闊，如系統(tǒng)導航、無人機著落、目標跟蹤定位、三維物體重建、工民建質(zhì)量檢測等等，具有很高的研究價值。本論文主要研究的內(nèi)容和創(chuàng)新點包括： 1.研究了大量國內(nèi)外的位姿測量系統(tǒng)的發(fā)展狀況，總結(jié)了各類方法的特點和應用中

3、的優(yōu)勢與不足。對現(xiàn)有的位姿測量方法中的具有代表性的方法進行了較為深入的分析和研究，包括它們的理論基礎，測量方法的數(shù)學模型，靶標的類型及其特點，適合應用的范圍、優(yōu)勢和局限性等等。在將各類方法的優(yōu)勢和不足進行了綜合的分析后，確定了本文的研究方向和目標，建立一個模型簡單，計算速度快，使用靈活，價格低廉的基于幾何特性的位姿測量方法。 2.在對單目視覺位姿測量的理論基礎和各類測量方法的深入研究基礎上，構(gòu)建了一種利用攝像機的透射成像原理中的

4、三角形之間相似關系求解像平面相對參考平面的方位角、俯仰角和光心到光軸與參考平面交點的距離三個位姿參數(shù)的方法的數(shù)學模型，分析了該方法的測量原理，并對求解每個參數(shù)的過程做了詳細的推導和說明。 3.在構(gòu)建測量方法的數(shù)學模型中，設計了一種可變化的靶標。該靶標是通過激光指示器投射的激光點形成的，激光指示器與攝像機固定在同一載體上成為一個整體，通過攝像機相對參考平面的姿態(tài)變化，參考平面上接收的激光點位置相應發(fā)生變化，從而能夠從中獲得姿態(tài)的信