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基于双目视觉的破片三维分布关键测试技术研究

基于双目视觉的破片三维分布关键测试技术研究

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作者：牛天利中北大学

学位级别：硕士

破片是远距离杀伤的重要毁伤元之一,对破片的运动参数进行测试是评价其毁伤特性的重要步骤,破片的速度是衡量战斗部威力的重要参数,但是随着各项技术的不断发展,对破片运动参数的研究不仅局限于对破片速度相关的研究,更朝着对破片整体... 详细信息

破片是远距离杀伤的重要毁伤元之一,对破片的运动参数进行测试是评价其毁伤特性的重要步骤,破片的速度是衡量战斗部威力的重要参数,但是随着各项技术的不断发展,对破片运动参数的研究不仅局限于对破片速度相关的研究,更朝着对破片整体运动过程、整体分布情况的方向研究。破片在运动过程中伴有强烈的干扰现象,容易对设备造成毁坏,而且破片运动速度快、分布范围广,在数据采集和处理中都具有一定的难度。现有的测试方法测试范围受系统的影响,一般用于测试少量、定向的破片。针对这些局限性,本文基于双目视觉技术求解三维坐标的优势,对其用于测试破片三维分布的关键技术进行了研究,研究内容如下:1.双目相机标定方法研究:针对外场环境中视场范围大,目标距离远,常用标定设备尺寸小、框架结构束缚难以覆盖视场等问题,设计了一种新的标定方法,该方法利用张氏标定法计算左右相机的内参数,以无人机作为标志点,利用DLT原理求解左右相机的外参数,根据外参数求得结构参数;最后在4m*2.5m*6m的视场范围内,通过测量目标杆长度对标定精度进行验证,结果表明,本文方法求得的目标杆的平均绝对误差0.774mm,平均相对误差0.077%,精度较高。2.复杂背景破片序列图像目标识别方法研究:针对破片序列图像背景复杂,目标占比小,目标周围灰度分布不清等问题,首先研究了破片图像的背景去除方法;其次分析比较了几种经典阈值分割方法对图像进行分割的效果;之后利用HBA优化的Tsallis相对熵算法对图像进行了分割,最后验证识别效果,实验表明,在复杂背景条件下,利用该方法计算出的有效破片的识别率可达83.8%。3.破片目标双目视觉匹配方法研究:针对破片在图像中特征低、目标相互遮挡的问题,首先利用Bouguet立体校正法实现左右图像的行对准;其次利用目标面积和候选框大小对遮挡条件下的目标进行判别和分离,进而利用逐行匹配的方法对左右图像中的目标进行匹配。最后设计实验进行方法验证,结果表明,在背景简单的条件下,该方法的成功匹配到22组图像中的所有目标。

关键词：双目相机标定 DLT 复杂背景破片图像多阈值分割目标匹配

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