剛體運動參數(shù)實時測量系統(tǒng)研究.pdf

1、在航天、機器人等研究領域中，研究對象的運動參數(shù)不僅可以修正其慣性測量單元的漂移，而且可以作為實驗結果鑒定及事故原因判定的重要依據(jù)。另外在一些應用場合中需要實時監(jiān)測目標的運動，因此研制剛體目標運動參數(shù)實時測量系統(tǒng)勢在必行。為此，本文做了以下幾方面的研究工作：
　　首先，設計了剛體目標運動參數(shù)實時測量系統(tǒng)方案?；谔卣骶€的運動參數(shù)視覺測量原理設計了目標運動參數(shù)視覺測量系統(tǒng)總體方案，并基于此測量原理提出了坐標系統(tǒng)一方法，同時針對多相機同

2、步問題，設計了多相機外部觸發(fā)同步方案；并簡單介紹了測量系統(tǒng)中主要硬件設備及開發(fā)環(huán)境。
　　其次，研究了基于LabVIEW FPGA的圖像實時采集、特征點的檢測及坐標提取等算法。針對基于NI FlexRIO FPGA的高速圖像采集處理系統(tǒng)，利用FIFO傳輸技術、乒乓操作技術及 DMA傳輸?shù)燃夹g實現(xiàn)了圖像的實時采集及顯示功能；針對特征點快速檢測及坐標提取問題，結合 FPGA并行處理能力提出了一種改進的模板檢測算子，能夠快速且無重復地檢

3、測到特征點，進而利用流水線技術對灰度重心法分級操作實現(xiàn)了特征點中心坐標高精度提取。
　　然后，對特征點運動跟蹤及目標運動參數(shù)實時估計問題進行了研究。在測量過程中，由于相機視場限制及其它原因造成的特征點丟失或大量偽點出現(xiàn)等情況，使其在實際應用中遇到特征點再入時難以跟蹤或無法分辨真?zhèn)吸c等難題。針對此問題，本文基于運動光滑性約束思想建立了特征點的運動模型，并采用優(yōu)化算法搜索特征點的運動軌跡，有效地解決了遮擋及偽點情況下的特征點運動跟蹤問