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靶场飞行目标弱透视投影姿态测量可行性研究

应用光学 2017年第3期38卷 445-450页

作者：胡小丽张三喜唐明刚容晓龙吴海英刘彪中国华阴兵器试验中心陕西华阴714200

为了探讨弱透视投影应用于靶场远距离、小视场姿态测量的可行性,以轴对称回转体目标为例,充分利用透视成像信息及弱透视投影原理,逆向推导了单站弱透视投影的姿态测量模型,实际试验结果证明了弱透视投影在靶场姿态测量中的可行性,在文... 详细信息

为了探讨弱透视投影应用于靶场远距离、小视场姿态测量的可行性,以轴对称回转体目标为例,充分利用透视成像信息及弱透视投影原理,逆向推导了单站弱透视投影的姿态测量模型,实际试验结果证明了弱透视投影在靶场姿态测量中的可行性,在文中所述的试验环境下,弱透视投影与透视投影之间误差不超过0.05°;明确了在靶场远距离、小视场姿态测量环境下,弱透视投影误差主要来源于作用距离;推导了算法适用的极限作用距离。以上研究为靶场弱透视投影远距离、小视场姿态测量奠定了一定的理论基础。

关键词：弱透视投影姿态测量极限作用距离傍轴条件

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投影模型下全方位视觉图像畸变校正算法仿真

计算机仿真 2024年第09期 177-181页

作者：孙海霞胡永西藏民族大学信息工程学院

为提高全方位视觉图像内目标清晰度，强化边缘细节特征，调整畸变的几何比例结构，提出一种投影模型下图像畸变校正算法。构建图像畸变模型，明确畸变与原始图像间非线性变化关系，通过正交投影变换构建透视投影模型和平行透视投影模型... 详细信息

为提高全方位视觉图像内目标清晰度，强化边缘细节特征，调整畸变的几何比例结构，提出一种投影模型下图像畸变校正算法。构建图像畸变模型，明确畸变与原始图像间非线性变化关系，通过正交投影变换构建透视投影模型和平行透视投影模型，将平行透视投影近似看作为透视投影的一阶结果，计算二者仿射近似误差值，最后将畸变校正问题定义为畸变与理想点的位姿重合，令位姿校正转换为重合最小距离求解，使用齐次坐标获得校正的旋转和平移量，实现图像畸变校正。仿真结果表明，所提算法校正后图像边缘清晰，细节部分无锯齿现象，说明上述算法能够精准还原目标特征，具有较高的可应用价值。

关键词：投影模型视觉图像畸变校正弱透视投影平行透视投影

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基于计算机视觉的飞行器姿态快速估计方法

计算机测量与控制 2009年第7期17卷 1378-1380,1383页

作者：黄长专王彪杨忠南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

对无人飞行器编队中,队形保持阶段的飞行器姿态估计问题,进行了探索研究和仿真分析;基于计算机视觉中的弱透视投影理论,提出了一种快速的飞行器相对姿态估计方法;利用机载摄像头获得飞行器图像,提取、匹配飞行器图像的三个特征点,用图... 详细信息

对无人飞行器编队中,队形保持阶段的飞行器姿态估计问题,进行了探索研究和仿真分析;基于计算机视觉中的弱透视投影理论,提出了一种快速的飞行器相对姿态估计方法;利用机载摄像头获得飞行器图像,提取、匹配飞行器图像的三个特征点,用图像中第四点决定姿态变化的方向,实现相对姿态的估计;通过仿真实验分析表明,提出的方法不依赖于特定的飞行器模型,不需要飞行器正面视图;且方法运算快速,计算简单,准确性较高,可以用于飞行器实时姿态估计。

关键词：姿态估计弱透视投影计算机视觉飞行器

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基于轨迹基的非刚体运动恢复研究

基于轨迹基的非刚体运动恢复研究

作者：王晶浙江理工大学

学位级别：硕士

运动恢复，即从图像序列的二维特征点恢复出其三维结构信息和运动信息，是模式识别和计算机视觉领域中一项很重要的研究。目前该技术已经广泛应用于服装及织物的仿真、视频监控、安防等各种领域。其中的非刚体运动恢复，因其复杂的结构... 详细信息

运动恢复，即从图像序列的二维特征点恢复出其三维结构信息和运动信息，是模式识别和计算机视觉领域中一项很重要的研究。目前该技术已经广泛应用于服装及织物的仿真、视频监控、安防等各种领域。其中的非刚体运动恢复，因其复杂的结构和不规则的形状，而成为一项更为困难的工作。当前的非刚体运动恢复大都是在形态空间中，即把非刚体的三维结构看成是一系列形态基的线性加权组合。由于形态基的局限性，对于不同的运动类型要用不同的形态基，比如走路和喝水的运动恢复中要用不同的形态基，因此在形态空间中进行恢复亦会造成较大的误差。为解决这个问题，可以将非刚体结构看作是一系列预定义轨迹基的线性加权组合，实现在轨迹空间的运动恢复。而且，现有的非刚体运动恢复大都是在正交投影模型或是弱透视投影模型下进行的，而这些投影方法都属于仿射模型，是真实摄像机模型的近似。其中正交投影模型完全忽略了深度信息和位置信息，弱透视投影模型虽未忽略深度信息，但却丢失了物体的位置信息。且这些近似方法只有在物体的深度信息变化不明显时才成立，当物体深度信息变化较大是会造成较大的误差甚至使非刚体的运动恢复成病态。针对这些问题，本论文进行了相关的研究，主要工作如下：1、实现了在轨迹空间中的从图像序列中恢复非刚体三维结构和运动信息。由于形态基的局限性，因此基于三维空间中特征点的时间平滑性，可以将其表示为一系列轨迹基的线性加权组合。通过的形态基和轨迹基的对偶性，可以将形态空间的运动恢复变换到轨迹空间中。通过对不同轨迹基类型和数目的恢复效果分析，选取合适轨迹基种类及数目。由于轨迹基的独立性且可以预定义，因此可以减少误差积累，提高运动恢复的稳定性和精确性。2、提出一种迭代算法，在轨迹空间中，通过二维图像特征点序列，实现透视投影模型下的非刚体运动恢复。目前的算法大都是在弱透视投影模型下进行的，该模型是对真实透视投影模型的近似，忽略了位置信息，会造成较大的误差。本文根据透视投影模型和弱透视投影模型之间的关系，对特征点矩阵进行加权，通过迭代算法来不断逼近实现透视投影模型下的运动恢复。通过对真实的二维图像特征点序列的实验表明，本文的改进算法具有较好的精确性和稳定性。

关键词：运动恢复非刚体轨迹基弱透视投影透视投影

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基于计算机视觉的飞行器姿态估计方法研究

基于计算机视觉的飞行器姿态估计方法研究

作者：黄长专南京航空航天大学

学位级别：硕士

无人驾驶飞行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)具有风险性低、机动性好、可靠性高、适应性强等特点。多UAV协同编队飞行(Coordinated Formation Flight,CFF),就是将多架具有自主功能的UAV按照一定的结构形式进行三维空间排列,使其在飞... 详细信息

无人驾驶飞行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)具有风险性低、机动性好、可靠性高、适应性强等特点。多UAV协同编队飞行(Coordinated Formation Flight,CFF),就是将多架具有自主功能的UAV按照一定的结构形式进行三维空间排列,使其在飞行过程中保持稳定的队形,并能根据外部情况和任务需求进行动态调整。目的是提高UAV完成任务的效率,拓宽其使用范围。在编队飞行中,每架无人机要将自己的位置、速度、姿态、运动目标等信息和队列中与之相邻的无人机进行交互。利用计算机视觉技术估计飞行器的姿态是近年发展起来的一种定姿新方法,利用摄像机摄取飞行器或飞行环境的图像信息,经图像处理,提取并识别相关信息,估计出飞行器在环境中的姿态,从而为飞行控制与制导提供必要的信息。本文针对无人飞行器编队飞行中,队形保持阶段的飞行器姿态估计问题,进行了探索研究和仿真分析。首先,探讨了采用计算机视觉技术估计飞行器姿态问题的解决思路,在讨论了相关基础理论知识和相机模型的基础上,设计了解决视觉姿态估计问题的具体方案,为深入开展研究工作做好了准备。然后,按照所确定的姿态估计方案,根据视觉姿态估计需要,对获取的图像进行去噪、增强、目标检测以及特征提取等预处理。接着,对本文所研究的飞行器姿态估计方法展开详细论述,包括算法的原理、特征点的排列和详细的问题解决过程。最后,利用OpenGL建立了飞行器的几何模型,模拟真实飞行器的各种姿态,对所提的姿态估计算法进行验证。仿真结果分析表明,本文所研究的视觉姿态估计方法计算简单、运算速度快,在飞行器实时姿态估计实现中具有一定的可行性;三个姿态角的误差平均都在3以内,其中偏航角的误差更小,平均在1以内。

关键词：姿态估计弱透视投影计算机视觉无人飞行器编队飞行

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一种基于图像的三维重构方法

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