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《国防科学技术大学》 2011年
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摄像测量的温度补偿方法和位姿传递像机网络研究

晁志超  
【摘要】:随着计算机、数字图像处理、自动控制等技术的发展,尤其是CCD和CMOS图像传感器性价比的不断提高,摄像测量以其客观、非接触、高精度等特点得到了迅速的发展和应用。然而,在利用摄像测量技术对大型结构体的位姿变形进行测量和监测时,会遇到两个难题:一方面,与激光陀螺、加速度计等高精度测量器件类似,摄像机也存在所谓的温度效应,而在长期测量的过程中不可避免的会遇到环境温度的变化,从而带来测量误差;另一方面,传统的摄像测量技术只能用于测量存在通视光路或处于同一视场内目标间的位姿关系,对科技或工程建设领域中大量存在的大型结构体上不通视或不处于同一视场的多个目标间的位姿关系测量则无能为力。本文对上述两个问题进行了研究,分别提出了用于减小摄像测量中温度效应的温度补偿方法和用于同时测量多个不通视目标间位姿关系的位姿传递像机网络摄像测量方法。 在第二章中首先介绍了两种典型的摄像测量形式——双目位姿估计和单目位姿估计的原理以及它们在工程中的实际应用。由于单目位姿估计是像机链和像机网络中实现位姿关系传递的基础,因此着重介绍了目前常用的正交迭代位姿估计算法。此外,针对单目位姿估计在沿摄像机光轴方向上位移测量精度较低的缺陷,提出了一种利用高精度激光测距仪辅助的方法将两者的测量数据融合起来以提高系统的测量精度。 在第三章中以经典的针孔成像模型为基础,以平面网格板为目标,对由温度变化引起的摄像机图像漂移与其内外参数变化之间的数学关系进行了研究。通过对模型中各个摄像机参数间的耦合进行仿真分析,推导出了不需要特定假设条件的线性图像漂移模型和适用于近距离应用下的简化图像漂移模型。分别设计了摄像机开启后自热阶段的图像漂移实验和通过开关空调改变环境温度的图像漂移实验,验证了图像漂移模型的正确性。实验中发现,摄像机开启后机身温度会迅速上升,引起摄像机内外参数产生相应的变化,大约1个小时后逐渐保持稳定,因此,在对摄像机进行高精度标定和测量时应当先开机预热1个小时,以减小摄像机自身发热带来的标定误差和测量误差。 在第四章中对摄像测量中的温度补偿方法进行了研究。对基于系统辨识的线性动态系统建模方法进行了详细介绍,并利用该方法对温度变化环境下各个摄像机参数的温度变化模型进行了标定和验证实验,补偿结果显示,温度补偿能够显著减小摄像机的图像漂移量。为了验证温度补偿方法的可行性和有效性,进一步比较了单目摄像测量系统在温度补偿前后对平面目标的位姿测量数据,测量结果表明温度补偿方法能够显著减小由于环境温度变化引起的位姿测量误差。 在第五章中对位姿传递像机网络摄像测量方法的基本原理及其表示方法进行了研究。首先介绍了像机链位姿传递摄像测量的原理和其在大型船体变形测量应用中的软硬件设计与实现,然后,提出了往返双像机链位姿传递摄像测量方法和基于平差的数据优化方法,最后,提出了位姿传递像机网络摄像测量方法,并讨论了图论算法在像机网络表示和数据优化中的应用。 最后,在第六章中对位姿传递像机网络摄像测量中的两个关键技术——多目传递站位姿关系的最优标定和像机网络中的数据优化进行了研究。在分析多目传递站自身结构的基础上,提出了基于冗余标定的平差法优化标定方法。仿真结果表明,由于充分利用了多目传递站自身固有的各种约束关系,通过对原始的两两标定值进行平差法优化,可以显著提高多目传递站内各摄像机间相对位姿关系的标定精度。对于像机网络中的数据优化问题,提出了首先利用图论的方法得到像机网络中的有效约束条件,然后进一步提出了基于平差的数据优化方法和基于SPGD算法的数据优化方法。仿真结果表明,两种方法都能有效的利用像机网络中存在的固有约束,减小像机网络整体的测量误差,但是,平差法的复杂度会随着像机网络复杂度的增加而急剧增大,而基于SPGD算法的数据优化方法形式简单,复杂度基本保持不变,所以在大型结构体的位姿变形测量中具有良好的实际应用前景。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱昀炤;汪顺亭;缪玲娟;谢志宏;王博;;粒子滤波在船体大角度变形测量中的应用[J];北京理工大学学报;2008年04期
2 李岷;张尧禹;李岩;于萍;时魁;;基于测量船角变形光电测量系统的研究[J];长春理工大学学报;2006年03期
3 廖惜春;丘敏;麦汉荣;;基于参数估计的多传感器数据融合算法研究[J];传感技术学报;2007年01期
4 陈怀,张嵘,周斌,陈志勇;微机械陀螺仪温度特性及补偿算法研究[J];传感器技术;2004年10期
5 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
6 于起峰,孙祥一,邱志强;从单站光测图像确定空间目标三维姿态[J];光学技术;2002年01期
7 李向荣,乔彦峰,刘微,张尧禹;船体三维角度变形的自准直干涉测量方法[J];光学技术;2005年05期
8 祝世平,强锡富;用于摄像机定位的单目视觉方法研究[J];光学学报;2001年03期
9 许允喜;蒋云良;陈方;;多摄像机系统位姿估计的广义正交迭代算法[J];光学学报;2009年01期
10 许允喜;蒋云良;陈方;;基于点和直线段对应的扩展正交迭代位姿估计算法[J];光学学报;2009年11期
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1 邱志强;基于仿射近似从航空图像重建目标三维结构[D];国防科学技术大学;2004年
2 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 姜广文;像机链位姿传递摄像测量方法及船体变形测量研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 熊伟;挠性陀螺和加速度计温度特性模型研究及误差补偿技术[D];西北工业大学;2006年
2 田酉牧;光纤陀螺温度漂移与补偿方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 李维善;光纤Bragg光栅应变测量中温度分离和补偿的研究[D];南京理工大学;2009年
4 刘攀龙;石英挠性加速度计的标定与温度补偿研究[D];国防科学技术大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冉志红;李乔;单德山;唐亮;;影响矩阵法在南京长江三桥状态识别中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年04期
2 张备伟,吴福朝;基于正十二边行平面模板的摄象机自标定[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
3 侴万禧;;边矩阵K′_(2n+1)的K+1-边着色与循环赛的安排[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
4 陈丽娟;;图论在农业经济中的应用[J];安徽农业科学;2010年01期
5 徐昌荣;陈艳梅;;GPS控制网中基准点的几何分布对精度的影响研究[J];安徽农业科学;2011年03期
6 马传波;马涛;于梅艳;;计算机视觉技术在水利行业中的应用[J];现代农业科技;2012年10期
7 于文华;陈阳;王勇;张健;;基于GIS的森林火灾自动定位系统设计与开发[J];安徽农业大学学报;2009年03期
8 薛蕊;;一类线性混合模型中方差分量的估计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年02期
9 杨凤芸;刘玉梅;;间接平差中协因数传播定律的应用[J];辽宁科技大学学报;2011年06期
10 李果;;综合印刷质量检测算法设计与实现[J];安阳工学院学报;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余瑶;钟宜生;;多工作点加速度计组合件高精度鲁棒温度控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 逄海萍;王璐萍;;一类不确定仿射非线性系统的鲁棒近似最优滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 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
5 庄春华;万家欢;张益青;王迪;;导航卫星轨道拟合方法研究与仿真实现[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[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 查星云;;一种钢铁企业金属损耗平衡分析方法[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
8 张娟;陈春晓;;基于分层重建的摄像机完全自标定[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
9 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
10 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
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1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 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
8 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 郭文卓;多天线多用户通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 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
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 马剑;机载LiDAR数据插值方法研究[D];河南理工大学;2010年
4 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 邓小铭;基于OpenCV的物体三维检测系统研究[D];南昌航空大学;2010年
6 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 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
9 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
10 蒋静;基于子空间的二阶统计量盲信道辨识算法研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江毅,李建蜀,黄尚廉;光纤相位光栅(布喇格光栅)的制作[J];半导体光电;1995年02期
2 何洪涛,杨拥军,徐永青,吝海锋;引信用高g加速度计研究[J];微纳电子技术;2002年06期
3 蓝慧娟,延凤平,简水生;动态偏置干涉型光纤陀螺温度噪声的研究[J];北方交通大学学报;1997年06期
4 朱仁璋;林彦;张磊;;航天器交会计算机视觉系统测距求解新算法[J];北京航空航天大学学报;2006年07期
5 房建成;宁晓琳;;月球探测器天文导航的遗传粒子滤波方法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
6 张春熹,宋凝芳,杜新政,张惟叙;基于DSP的全数字闭环光纤陀螺[J];北京航空航天大学学报;1998年06期
7 朱昀炤;汪顺亭;缪玲娟;谢志宏;王博;;粒子滤波在船体大角度变形测量中的应用[J];北京理工大学学报;2008年04期
8 陈家斌,缪玲娟,刘星桥;光纤陀螺仪测试研究[J];北京理工大学学报;1997年03期
9 李岷;张尧禹;李岩;于萍;时魁;;基于测量船角变形光电测量系统的研究[J];长春理工大学学报;2006年03期
10 关铁梁;同时测量应力和温度的光纤传感技术述评[J];传感技术学报;1997年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨远洪;张惟叙;江兴流;;光纤陀螺用掺饵超荧光光纤光源[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
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1 汤建勋;机械抖动激光陀螺抖动偏频系统的研究与设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 谢元平;机械抖动激光陀螺鉴相解调与稳频技术的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
3 巩丹超;高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
4 王宇;机抖激光陀螺捷联惯导系统的初步探索[D];国防科学技术大学;2005年
5 尚洋;基于视觉的空间目标位置姿态测量方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 王省书;激光陀螺捷联姿态路谱测量系统研究[D];国防科学技术大学;2006年
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1 谭兵;基于遥感影像的地形三维重建技术的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 柳贵福;光学陀螺输入输出特性建模及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 闵春华;光纤陀螺仪温度特性的实验研究[D];长春理工大学;2002年
4 刘菊凤;航空影像的三维目标重建相关方法研究[D];西北工业大学;2003年
5 刘大伟;精密温控在光纤陀螺仪中的研究与应用[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 邹达明;动力调谐陀螺仪漂移测试与建模研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 任俊骐;光纤陀螺温度漂移及补偿方法研究[D];南京理工大学;2004年
8 王立辉;光纤陀螺光电信号的分析与采集[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 张俊杰;闭环干涉式光纤陀螺仪温度补偿技术的研究[D];燕山大学;2006年
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1 肖国领,苏晓峰;电容式传感器温度补偿的探讨[J];传感器世界;1998年04期
2 毋伟,李道明,毋涛;随钻测斜仪温度补偿方法的研究[J];电子测量与仪器学报;2000年03期
3 樊延虎,景向伟;用于温度补偿简易恒温器的设计[J];延安大学学报(自然科学版);2000年03期
4 罗晓红;如何提高X型固态压力传感器的温度补偿[J];计量技术;2002年02期
5 苏中;李擎;;基于仿真技术的加速度计标度因数温度补偿[J];电子测量与仪器学报;2004年04期
6 万里冰;王殿富;;基于参考光栅的光纤光栅应变传感器温度补偿[J];光电子.激光;2006年01期
7 王晓星;;基于DSP的罐头真空度测量温度影响及其修正[J];高等职业教育(天津职业大学学报);2007年03期
8 乔立永;石成英;李进军;;扩散硅压力传感器特性分析及其应用举例[J];仪器仪表用户;2007年05期
9 黄俊燕;木昌洪;;基于BP神经网络的IH3605传感器建模方法[J];襄樊学院学报;2010年05期
10 安玉磊;;基于AT89S52的超声波测距系统设计[J];电脑知识与技术;2011年26期
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1 尚洋;;扰动环境下摄像测量像机标定与在线修正[A];中国科协第235次青年科学家论坛——极端复杂测试环境下实验力学的挑战与应对[C];2011年
2 刘海霞;杨宇;周渭;;新型微机补偿晶体振荡器[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
3 陈晓颖;宋爱国;李建清;王晓蕾;朱益民;;遗传算法在硅压阻气压传感器温度补偿中的应用[A];2010航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
4 李金山;徐达旺;李强;;一种基于二极管检波器微波功率测量方法研究[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年
5 李金山;徐达旺;李强;;一种基于二极管检波器微波功率测量方法研究[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
6 韩维阳;;加油机温度补偿梦想成真[A];中国计量测试学会容量计量专业委员会五届二次会议学术论文集[C];2003年
7 刘彤;;一种精密温度控制仪[A];首届全国有色金属自动化技术与应用学术年会论文集[C];2003年
8 陈信苍;柏小松;刘文丰;庄家玮;林萤光;吕燕堂;;光纤光栅波长可微调封装结构之研究[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
9 王琨;;通过线性和非线性温度补偿相结合,提高HTK-499型THDS设备测温精度[A];郑州铁路局“十百千”人才培育助推工程论文集[C];2011年
10 彭晓利;毛谦敏;梁国伟;黄震威;;电涡流式新型靶式流量计的研制[A];中国仪器仪表学会第十一届青年学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 韩维阳;加油机温度补偿梦想成真[N];中国质量报;2003年
2 广州 胡怀广;温度补偿型电容器的标识法[N];电子报;2001年
3 邓贤伟 郭海明 张俊;一个点子省下50万[N];中国石化报;2006年
4 ;石英元件在手机业的应用[N];电子资讯时报;2006年
5 本报记者 张祖辉;今年冰箱很花哨 顾客挑选多讲究[N];大众科技报;2002年
6 本报记者 王握文;光测:大视场实时动态测量显优势[N];解放军报;2010年
7 ;金融行业UPS解决方案[N];计算机世界;2006年
8 陶爱兵 徐晓东 梁伟伟 特约记者 冯金源;“视频曝光”是耶?非耶?[N];解放军报;2011年
9 重庆 游仕俊;用P87LPC767单片机制作电喷摩托车ECU[N];电子报;2004年
10 ;中华人民共和国国家知识产权局专利复审委员会审查决定选登[N];中国知识产权报;2003年
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1 晁志超;摄像测量的温度补偿方法和位姿传递像机网络研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 姜广文;像机链位姿传递摄像测量方法及船体变形测量研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 陈雪萌;一种压阻式微机械陀螺的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
4 唐德东;基于磁弹效应的钢缆索索力在线监测关键技术探索[D];重庆大学;2007年
5 吕辰刚;光纤光栅在工程结构检测中的应用与实验研究[D];天津大学;2007年
6 张世荣;热式气体质量流量测量及补偿算法研究[D];华中科技大学;2007年
7 潘华东;飞行时间法无扫描三维成像摄像机的机理和特性研究[D];浙江大学;2010年
8 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 刘丰;模间干涉式全光纤电压互感器的研究[D];燕山大学;2008年
10 薛欢;压电俘能/储能系统的非线性动力学行为分析与优化[D];华中科技大学;2008年
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1 陈学友;基于摄像测量变形识别方法研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 朱肇昆;经纬像机摄像测量方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 徐栋;硅微加速度传感器厚膜混合集成方案与工艺研究[D];中北大学;2007年
4 郭子学;光纤Bragg光栅的制作及温度补偿方法的研究[D];大连理工大学;2006年
5 郑晓东;基于DSP的加速度计温度模型辨识与补偿方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
6 贾昊千;光纤光栅高速公路动态称重系统研究[D];黑龙江大学;2008年
7 孙兴红;微处理机补偿晶体振荡器的设计[D];电子科技大学;2005年
8 王成;基于DSP的加速度计温度补偿系统设计与研究[D];西安电子科技大学;2007年
9 高龙集;基于光纤Bragg光栅的光学电流互感器的研究[D];东北电力大学;2007年
10 史慧;一种具有温度和工艺参数漂移补偿效应的环形振荡器[D];西安电子科技大学;2008年
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