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《南京航空航天大学》 2015年
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图像目标检测与三维位姿解算研究

王潇潇  
【摘要】:作为空战力量的倍增器,空中加油技术已被广泛应用于现代战争中,是世界各国竞相开展研究的热点之一。在复杂的大气环境下,受油探头和锥套对接难度大,风险极高,因此,设计开发一套空中加油指引系统具有极其重要的意义。本论文基于实时采集的图像序列,围绕目标锥套的轮廓提取检测与三维位姿解算两个问题展开研究。论文首先对图像预处理技术开展研究。通过对RGB和HSV的介绍,给出了两种色彩模式转换关系;基于中心环绕和基于全局的Retinex算法,对图像增强算法开展研究,针对像素点灰度值校正和拉伸变换存在的问题,提出了一种改进的全局泰勒Retinex图像增强算法;采用图像分段预处理方法,对目标锥套进行了Retinex图像增强、Otsu阈值分割、形态学闭运算场景滤波处理,取得了较好效果。随后,论文研究了图像轮廓检测技术。通过对霍夫变换原理及各种方法的分析,针对计算量大和无法准确检测到全部椭圆的问题,提出了一种改进的特征边缘点椭圆轮廓检测算法,并进行了仿真研究;针对目标锥套图像,开展了边缘提取、长直线边缘去除、轮廓边缘点连接、边缘轮廓直线段拟合、椭圆轮廓检测等处理,证明了该算法的有效性以及实时性。接着,论文开展了单目视觉的目标三维位姿解算技术研究。通过对单目视觉位姿测量技术的分析,详细介绍了基于单个圆形特征和共面同心圆形特征解算目标三维位姿的算法,根据锥套模型的特点,进一步提出了一种基于特征直径思想的圆台特征三维位姿解算算法,并通过仿真实验得到了验证。最后,论文搭建了一套基于图像序列的实时采集与处理系统,在多变的外界环境、光线条件和运动状态等因素的影响下,对本文提出的对目标锥套轮廓的检测以及三维位姿解算算法进行了实际测试与分析。实验结果表明:本文提出的算法能够有效地对目标锥套进行检测,能够精确地解算三维位姿信息,并具有良好的实时处理能力。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
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