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《大连理工大学》 2005年
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基于双CCD非接触式浮体六自由度测试系统的研制

姜海荣  
【摘要】:在海洋、港口和船舶工程试验中,需要精确、实时测量出浮体的六自由度运动轨迹,即升沉、横移、纵移、回转、横摇、纵摇六个分量,为工程设计和科学研究提供可靠依据。依托“211工程”国家重点学科建设经费。我们自主开发了非接触式浮体六自由度测试系统。 本文首先介绍了国内外六自由度测试系统的发展现状,以及开发六自由度测试系统的可行性和现实意义;其次介绍了自行研制的基于双CCD非接触式六自由度测试系统的硬件组成,它安装简单,使用方便;之后重点介绍了非接触六自由度测试系统的工作原理以及它的设计实现过程,采用计算机视觉技术,利用两个性能相同、位置固定的CCD同时从不同角度获取浮体特征点的图像,经过二值化、边缘寻找、求取质心等图像处理算法,获得图像上特征点的二维坐标,二维图像坐标到三维世界坐标的映射关系是通过CCD标定来解决的,在分析了各种标定算法优缺点的基础上,针对我们具体的试验场合,确定了以直接线性模型做为测试系统设备标定的核心算法,该模型算法可靠,不需要使用复杂的优化方法来求解摄像机的参数,近而提高了整个系统的运算速度,利用标定所得到的投影关系三维重构出运动浮体上特征标志点的三维坐标,最终实时的计算出浮体的六自由度运动分量。与此同步,采用VC++6.0语言作为编程平台,利用现代软件技术中的多线程技术、精确定时技术、绘图技术,结合Matrox公司多通道视频图像采集卡软件开发包的强大功能,编制开发了功能齐全、设计人性化的系统软件;论文最后通过实际工程试验对系统测试结果的精度进行了详细分析。 作者经过两年多的努力,在各位师兄的理论基础上完成了整个测试系统的软硬件开发和最终的调试工作,通过实际物理模型实验验证,该系统的测试精度高、实时跟踪速度快,基本满足各种科学研究和工程设计实验技术指标使用要求。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U661

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 付亮;基于图像的运动物体六自由度参数测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 黄玮,孙世维;线阵CCD交汇测量精度分析[J];光学精密工程;1995年03期
2 张爱武,隋振,胡少兴,陈建军,李明哲;基于神经网络的视觉系统标定方法[J];光学技术;2001年04期
3 邱茂林,马颂德,李毅;计算机视觉中摄像机定标综述[J];自动化学报;2000年01期
4 张艳珍,欧宗瑛;一种新的摄像机线性标定方法[J];中国图象图形学报;2001年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 闫四玉,龚志强,揭小平;基于特征的注射模型芯型腔自动创建实现方法[J];工程塑料应用;2003年11期
3 吴和生;谈谈《经济数学》教学幻灯片的制作[J];安徽广播电视大学学报;2000年01期
4 罗敏雪;根据椭圆共轭直径绘制椭圆曲线的算法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年03期
5 余景平,沈鹏程,路观平;图形化技术在连拱坝结构静动力反应分析中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1995年Z1期
6 李景福;赵进辉;龙志军;刘诗安;;基于离散小波变换的农业图像处理研究[J];安徽农学通报;2007年03期
7 杭后俊;;单叶双曲面、二次锥面/球面统一求交算法[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年05期
8 罗传松;区域填充调和色算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1991年01期
9 陈庆园;网上模拟三维物理实验的格式[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年02期
10 刘立波;基于数学形态学的二值图像骨架抽取算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 赵越;江南;;一种基于3D矩形靶标的摄像机标定算法及其实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
8 吴能伟;;3D靶标的摄像机标定方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
9 张炜;蒋大林;郎芬玲;曹广鑫;王秀芬;;图像处理技术应用于选矿领域的综述[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 周灿林;李剑峰;徐建强;李方义;高成勇;司书春;王红星;;铝盖质量光学在线检测研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
3 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
4 董杰;基于单目视觉的散焦测距算法的研究[D];中国海洋大学;2010年
5 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
6 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
7 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
9 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 贾奋励;电子地图多尺度表达的研究与实践[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 徐成功;智能CCD垂线坐标仪[D];山东科技大学;2010年
4 郑纪业;基于H.264的校园视频监控系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
5 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
6 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 孙冰;轴承滚子外径非接触检测系统及算法的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 曹自然;大型板类零件孔形位尺寸检测系统[D];长春理工大学;2010年
9 谢斌;红外瞄具零位走动量测试系统研究[D];长春理工大学;2010年
10 于浩;CCD相机测量对比度的校正方法研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅德彬,王吉文;运动目标高速实时数字图像测量系统[J];兵工自动化;2004年03期
2 杜小平,赵继广,崔占忠;航天器位置姿态的光学测量方法研究[J];兵工学报;2004年01期
3 黄任飞,习俊通,马登哲;一种摄像机自动标定方法的设计与实现[J];测试技术学报;2004年02期
4 张红娜,王祁;图像测量技术及其应用[J];电测与仪表;2003年07期
5 吴焕明,方漪;基于计算机立体视觉的图像测量技术[J];工程图学学报;2002年04期
6 任国强,吴钦章,姜凌涛,蒋平;基于高速总线的实时图象采集和存储[J];光电工程;2001年02期
7 李为民,俞巧云,王骞,李杜,邓伟平;基于特征点的光纤位置检测方法[J];光电工程;2002年S1期
8 鲁敏,匡纲要,郁文贤;基于机械跟踪的虚拟演播室系统中摄像机校准和定位算法[J];国防科技大学学报;2004年03期
9 祝世平,强锡富;工件特征点三维坐标视觉测量方法综述[J];光学精密工程;2000年02期
10 吴晓波,钟先信,刘厚权,潘振显;高精度图像测量系统[J];光学精密工程;1995年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 魏晓燕;基于数字图像处理的椭圆型孔径自动检测系统[D];南京师范大学;2002年
2 杨夏;高速图像实时存储系统研制及目标三维姿态的光测研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 王超;浮体六自由度测量系统的硬件设计与实现[D];大连理工大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 贾棋;郭禾;王宇新;刘天阳;;非接触式浮体六自由度监测系统研究[J];计算机工程与应用;2010年19期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 赖鹏;基于视觉的运动目标位姿实时测量系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 卫研研;运动物体位置姿态测量系统的研究[D];北京交通大学;2009年
3 孙晓飞;基于角点特征的平面绝对位移测量技术研究[D];西安工业大学;2010年
4 冯雪斌;导管架滑移下水轨迹监测技术研究[D];中国海洋大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 陆佩忠,吴立德;视频流中的摄像机运动参数模型的代数分析[J];复旦学报(自然科学版);1999年04期
2 颜树华,叶湘滨,王跃科;CCD光靶交汇测量精度的理论研究[J];光电子·激光;1999年04期
3 邱茂林,马颂德,李毅;计算机视觉中摄像机定标综述[J];自动化学报;2000年01期
4 李峰,周源华;基于小波变换的图像匹配算法[J];上海交通大学学报;1999年09期
5 蔚艳,杨振华,王成道;多方法相融合的复杂物体深度信息的恢复[J];中国图象图形学报;1999年04期
【相似文献】
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4 李世保,刘常波,彭达胜,任正斌,解贵新;潜艇六自由度运动仿真器[J];计算机仿真;1996年01期
5 李维嘉;六自由度并联运动机构正向解的研究[J];华中理工大学学报;1997年09期
6 邢继峰,曾晓华,戴余良;协调式六自由度运动平台的运动学分析[J];海军工程大学学报;2000年06期
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8 彭利坤,邢继峰,朱石坚,曾晓华;载荷分布对六自由度运动平台动力学性能的影响[J];海军工程大学学报;2004年03期
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3 倪政国;张志春;;一种高速高精度的六自由度检测系统[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
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5 郭会明;;动感仿真的建模与实现方法研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
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8 吴祉群;何建国;蒲洁;吉方;;幅度可控的六自由度浮动装配台设计[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
9 于有;刘文斌;詹倩倩;董良;赵毅鑫;;煤岩破坏后工业CT扫描数据的三维重构方法研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
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1 安世亚太 杨振亚;基于笛卡儿网格的六自由度运动模拟(一)[N];中国航空报;2006年
2 杨琨;上海馆今起开放全部展项[N];中国贸易报;2010年
3 微;3D扫描还看双CCD[N];中国电子报;2002年
4 正月;3D扫描与双CCD[N];计算机世界;2002年
5 ;双CCD让3D扫描质、速双赢[N];中国计算机报;2002年
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8 钟凌江;三维重构产业链[N];人民邮电;2006年
9 本报记者 赵三明;模拟测试技术可大幅降低制造商开发成本[N];中国工业报;2009年
10 ;HP scanjet 3570c[N];中国计算机报;2002年
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1 皮阳军;电液伺服并联六自由度舰船运动模拟器轨迹跟踪控制及其应用研究[D];浙江大学;2010年
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4 张小康;高分辨冷冻电镜三维重构埃瓦尔德球效应的研究[D];中国科学技术大学;2012年
5 山海涛;基于影像序列的目标三维重构理论及关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
6 孙坚;基于生物智能的六自由度并联机构运动控制及其仿真研究[D];东华大学;2009年
7 陈铁华;六自由度力反馈双向伺服控制策略研究[D];吉林大学;2010年
8 周雪峰;六自由度双足机器人步行研究[D];华南理工大学;2011年
9 丁渊明;6R型串联弧焊机器人结构优化及其控制研究[D];浙江大学;2009年
10 姜大志;计算机视觉中三维重构的研究与应用[D];南京航空航天大学;2002年
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1 沈海滨;基于立体视觉的浮体六自由度测量 [D];大连理工大学;2006年
2 陈树涛;非接触式双CCD浮体六自由度测试仪的图像研究[D];大连理工大学;2004年
3 王超;浮体六自由度测量系统的硬件设计与实现[D];大连理工大学;2004年
4 姜海荣;基于双CCD非接触式浮体六自由度测试系统的研制[D];大连理工大学;2005年
5 伍英华;六自由度一体式坦克模拟器误差特性及控制[D];大连理工大学;2010年
6 张丹丹;高压特种作业机械手的研究[D];吉林大学;2011年
7 魏玉凤;纳米六自由度微动工作台机械设计[D];合肥工业大学;2004年
8 韩冰;浮体六自由度检测系统的研制[D];大连理工大学;2003年
9 潘海兵;草方格铺设机器人振动系统的研究[D];东北林业大学;2006年
10 刘伟明;波浪中船舶六自由度“操纵—摇荡”耦合运动数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
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