雙目CCD光電成像測量系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以航天空間交會對接應(yīng)用為目標(biāo)，研究對接技術(shù)中目標(biāo)器和追蹤器在逼近階段相對距離和相對姿態(tài)的實時測量問題。 文中首先介紹了交會對接測量技術(shù)的發(fā)展趨勢，比較各種技術(shù)的特點。接著詳細(xì)地闡述了CCD光電成像測量系統(tǒng)的雙目測量工作模式來完成光學(xué)測量的原理，從理論上給出求解方法的證明過程，然后根據(jù)立體透視投影模型原理推導(dǎo)了目標(biāo)器相對位置、相對姿態(tài)的求解方法。 在討論位置、姿態(tài)測量中涉及到的求解投影矩陣問題上，論文定義了追蹤器上的三

2、種坐標(biāo)系和目標(biāo)器上的二種坐標(biāo)系以及坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后由攝像機內(nèi)、外部參數(shù)推導(dǎo)出了投影矩陣。求解投影矩陣必須先進行攝像機標(biāo)定，因此先分析對比了各種攝像機標(biāo)定技術(shù)的優(yōu)劣后，對選取的Tsai攝像機標(biāo)定方法，先透徹講述了其算法核心及標(biāo)定過程，接著在不同距離進行多次標(biāo)定，得出攝像機內(nèi)外部參數(shù)。利用圖像采集卡提供的SDK編制了圖像采集以及圖像預(yù)處理功能的實用程序，再運用模式識別中對特征區(qū)域的聚類分析標(biāo)記了攝像機模板圖像和目標(biāo)器圖像特征區(qū)域，

3、從而來獲得圖像的有效信息為位姿計算提供了數(shù)據(jù)。而后利用C++語言程序?qū)崿F(xiàn)了雙目視覺測量系統(tǒng)的相對位置、姿態(tài)測量的算法仿真。 最后，先對成像測量系統(tǒng)進行精度分析，得出了在建立整個視覺系統(tǒng)中必須注意的影響元素之后，在原有目標(biāo)器測量實驗平臺的基礎(chǔ)上，對整個實驗系統(tǒng)樣機化，建立原理樣機，并通過樣機在不同的距離進行多次測量，得出比較準(zhǔn)確的結(jié)果，驗證了整個思路的可行性。實驗證明該方法能夠達到測量目的，滿足了將雙目視覺原理應(yīng)用到空間對接中測量