低空飞行目标位置参数图像测量技术

【摘要】： 本文针对航天器发射场中需要时刻记录飞行目标参数的问题,重点研究了低空飞行目标位置参数的图像获取技术,其原理是:通过分析同时从不同视点获取的目标飞行瞬间的图像,求解目标的位置参数和偏航量。双目视觉测量技术是基于光学测量原理形成的一种新型测量技术,近年来计算机处理速度和图像采集速度的提高,使得从算法和硬件两方面实现该技术成为可能。计算机视觉的三维测量技术已经渗透到军事科学、航天、航空、地质探测、机械制造、生物科学等各个领域,成为测量领域的一个重要组成部分。 本文首先介绍光学成像原理及图像传感器成像涉及到的坐标系之间的变换关系及主要的图像畸变,分析图像传感器倾角引起的透视畸变,提出校正方法,解决了低空测量时透视畸变引起的测量偏差问题。针对图像交会测量中从不同视点捕获的两幅图像,受相机姿态及双相机位置对测量精度影响的问题,研究了应如何摆放相机。 其次在分析传统的相机标定方法的基础上,鉴于成像系统存在透视畸变、非线性畸变,研究了标定方法,即先校正透视畸变,然后利用两步法标定相机。 再次针对目标特征提取问题,分析比较了目前常用的角点检测算子,Moravec算子、Harris算子、SUSAN算子、Forstner算子之后,确定采用Harris算子进行角点检测。 提供上述理论与方法研究,研制完成了图像测量系统,用Visual c++6.0实现了定位算法,试验验证了系统与方法的有效性。