針對目標姿態(tài)測量的中軸線測算方法研究.pdf

1、姿態(tài)參數(shù)是靶場目標的重要參數(shù)。其俯仰、偏航等信息對于靶場試驗的實時安控和事后處理具有重要意義。通過分析處理靶場光測設備拍攝的目標圖像進行目標姿態(tài)參數(shù)測量是一種重要的姿態(tài)測量途徑。中軸線法是光學測姿中的主要方法，其原理是利用兩臺或多臺相機對目標進行拍攝，提取像平面上的中軸線方程，再進行空間交會計算軸線的空間位置，進而獲取目標俯仰、偏航等姿態(tài)信息。然而，在實際測量任務中，受噪聲、光照、目標尺寸等諸多因素影響，往往存在軸線提取算法適應性差，提

2、取精度不高等問題。本文主要從求取邊緣直線中心線和計算區(qū)域主軸這兩個方向出發(fā)，結(jié)合對軸線提取誤差因素的分析，提出了五種不同的回轉(zhuǎn)體目標中軸線提取算法，極大提高了測量系統(tǒng)的適應性，同時測量精度滿足任務需要。
　　本文首先介紹了靶場光學姿態(tài)測量系統(tǒng)的軟、硬件構(gòu)成，以及雙目交會原理，并通過分析系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的兩個主要環(huán)節(jié)，得到造成軸線提取誤差的主要因素，以及軸線提取誤差與姿態(tài)測量誤差的傳遞關(guān)系。
　　將軸線提取方法分為基于邊緣直線和基

3、于區(qū)域主軸兩個方向。分別給出兩個方向下求取目標中軸線的思路和整體流程。
　　分析了基于邊緣直線提取中軸線的各個步驟，比較了梯度模算子邊緣檢測、Canny算子邊緣檢測、GAC輪廓提取在邊緣信息提取上的優(yōu)缺點；比較了Hough變換直線檢測、LSD直線檢測在提取邊緣直線上的適用范圍，通過引入最小線段長度以及角度量化容忍度等參數(shù)，對Hough變換進行了必要的改進，以適應靶場測量任務尋求。
　　分析了基于區(qū)域主軸理論提取中軸線的原理及

4、適用條件。介紹了單側(cè)光照條件下軸線提取任務的難點，分析了光照所造成目標內(nèi)部變化的規(guī)律；以區(qū)域主軸理論為基礎(chǔ)，提出了通過補償目標光照區(qū)域從而實現(xiàn)軸線高精度提取的方法。
　　最后，對靶場回轉(zhuǎn)體目標的中軸線提取任務進行了分類，基于對軸線提取問題的分析總結(jié)和算法理論鋪墊，給出了5種不同條件下的軸線提取算法，并通過實驗對算法可靠性及精度進行了驗證。
　　本文對多種情況下目標軸線高精度提取方法進行了探索與研究，在與工程實際有效結(jié)合后，將