一种同心圆编码靶标的解码与定位方法

针对大视场三维视觉测量时,被测目标特征点难以直接提取或不易精准匹配场景的问题,提出一种同心圆编码靶标的解码与定位方法,利用轮廓提取、连接弧段、椭圆匹配等方法确定靶标区域,并基于交比不变原理实现其中心定位,通过枚举标准信号并比较相关性实现解码。在被测目标表面部署该靶标作为特征点后,针对其图样进行定位与解码,即可利用视觉测量系统在大视场、干扰多的环境下进行高精度的三维视觉测量。实验结果表明,该方法可在物距约30 m时采集的复杂场景图像中准确定位并解码合作靶标。

全息编码靶标及图像逆投影校正匹配

设计一种具有全息特性的平面编码靶标,该编码靶标利用局部编码获得该部分在靶标上的位置及靶标整体状态,可应用于位姿测量,提高了测量范围和测量精度。针对编码靶标的解码和匹配问题,提出基于靶标图像逆投影校正和相关匹配的解码算法,采用透视变换,将靶标图像重建到三维空间中,对其进行旋转校正后再投影到原像面中。改进了相关匹配算法,改进后只需搜寻编码靶标上的标志点,匹配效率得到提高。实验结果表明,所提解码匹配方法具有很好的匹配效果和匹配效率。图像逆投影校正方法可应用于摄影测量中的编码靶标解码匹配,不受编码规则限制,可有效提高解码正确率。

航天器交会对接中测量靶标的两种设计方法

根据旋转、平移和缩放不变性、易于探测与高精度定位等原则设计出了两种用于航天器交会对接视觉测量的编码靶标。一种为圆形编码靶标,使用二进制相对编码的方法对靶标进行编码和解码。另一种为圆环形编码靶标,是一种具有坐标系的绝对编码,通过模版匹配实现解码。在不同条件下进行了实验,两种编码靶标都能被准确地识别。实验结果证明两种靶标具有很好的抗干扰性和稳定性,能够适应交会对接视觉测量的要求。

面向装配定位的大视场测量系统组合标定方法

针对航天大部件装配中的定位过程,为解决所使用的视觉系统标定方法复杂、标定精度低的问题,提出一种平面靶标和一维靶标组合的双目视觉系统标定方法。该方法结合单应性变换原理,利用小型平面靶标进行组合标定视觉系统内参,将内参作为输入,利用一维编码靶标标定视觉系统外参,在保证内外参数标定精度的基础上,大大简化双目视觉系统实际使用过程中的标定步骤,能够有效提高标定效率。实际标定实验结果表明,双目视觉系统标定精度可达0.08mm,获得相机内参后可对外参进行在线标定,标定精度和效率均较高。

基于编码立体靶标的高精度双目相机标定

为提高双目相机标定的精度和效率,本文提出了一种基于新型编码立体靶标并结合高精度参数优化的双目相机标定方法。新型编码立体靶标通过整合4个空间姿态不同的编码平面靶标,只需拍摄一次即可完成双目相机标定,有效提高了标定效率;每个编码平面靶标内设置多个编码单元,在采集到局部靶标图像时仍能获得高精度标定结果;采用高精度参数优化方法,建立包含重投影约束、标准长度约束和共面约束的目标函数,有效提高了双目相机的标定精度。实验结果表明:相比于张氏标定方法,本文所提标定方法获得的左右相机平均绝对重投影误差分别降低了55.42%和57.22%,平均绝对标准长度误差降低了41.28%,平均绝对共面误差降低了63.04%。通过多次测量不同规格的标准量块,进一步验证了本文所提标定方法的可行性和有效性。

小视场大范围坐标测量方法

靶标成像法存在高分辨率与大范围不能兼顾的难题。提出基于编码靶标成像的小视场坐标测量新方法,利用视觉测量获取编码靶标局部信息,依据靶标的全息性即可获得靶标端点的位置信息,实现相对大范围的坐标测量。设计出编码靶标,采用红外光点组合编码,只要成像视场大于3个编码间距即可正确解码和测量。建立系统测量模型,仿真分析了系统主要参数与测量精度的关系,构建优化的测量系统。定点测量和距离测量试验和数据证明了通过获取编码靶标的局部信息可以实现高精度坐标测量。仿真和试验表明,采用编码靶标测量,不仅利用较小视场实现较大范围内的高精度测量,而且利用视场内尽可能大范围的光点参与计算提高测量精度,编码靶标方法显著优于普通靶标方法。利用编码靶标的全息特点扩大测量范围而并不损失测量的分辨率,可以解决视觉测量中大范围与高分辨率不能兼顾的矛盾,为视觉坐标测量提供新思路,具有后续研究价值和实际应用价值。