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      數(shù)模國(guó)賽優(yōu)秀論文--數(shù)碼相機(jī)定位

      2014-04-26 | pdf | 622KB | 次下載 | 免費(fèi)

      資料介紹

      相機(jī)系統(tǒng)標(biāo)定是精密光學(xué)測(cè)量的基礎(chǔ)，為了確定相機(jī)的相對(duì)位置，我們必須通過(guò)拍
      攝圖像并提取圖像上的特征點(diǎn)，利用已知靶標(biāo)的兩幅圖像的信息確定交會(huì)方程，從而求
      解出兩部相機(jī)的相對(duì)參數(shù)。在解出兩部相機(jī)的相對(duì)參數(shù)后就可以進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量。?
      本文在不考慮相機(jī)鏡頭畸變的情況下，建立了相機(jī)的針孔成像模型。同時(shí)為了方便
      建模建立了 MATLAB 像坐標(biāo)系、像坐標(biāo)系、第一相機(jī)坐標(biāo)系、第二相機(jī)坐標(biāo)系。然后
      我們通過(guò)觀察圖像發(fā)現(xiàn)圖像清晰度很好，于是選擇合適的閾值將圖像進(jìn)行二值化處理。
      在二值化圖像的基礎(chǔ)上我們采取了重心法和切線法兩種方法來(lái)求解圓心的像坐標(biāo)，重心
      法是通過(guò)像求取像的灰度重心從而得到圓心的像坐標(biāo)，而切線法是通過(guò)求取圓的外公切
      線之像的方程，從而確定圓的外切正四邊形的頂點(diǎn)，再根據(jù)正四邊形的對(duì)角線為圓心而
      求得圓心的像坐標(biāo)，比較這兩種方法求解的結(jié)果發(fā)現(xiàn)其相差基本在1個(gè)像素單位以內(nèi)。?
      為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，針?duì)切線法我們建立了誤差分析模型，并得到其誤差限小于 0.4 個(gè)
      像素單位；針對(duì)重心法我們建立了仿真驗(yàn)證模型，并得到在靶平面與像平面夾角較小，
      圓心離光軸較近時(shí)，重心法的誤差為 0.13 像素單位。比較這兩種方法，重心法計(jì)算簡(jiǎn)
      單，而且在一定范圍內(nèi)可以得到很精確的結(jié)果，但是由于橢圓中心與圓心像不重合，因
      此該方法存在一定的模型誤差；而切線法雖然在理論上沒(méi)有缺陷，但實(shí)際計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，
      而且由于切點(diǎn)坐標(biāo)誤差而帶來(lái)圓心坐標(biāo)的誤差。?
      在本文中重心法和切線法都是通過(guò) MATLAB 實(shí)現(xiàn)的，求解圓心的坐標(biāo)系是像素坐
      標(biāo)系，是以像素為坐標(biāo)基本單位的，這不同于普通的坐標(biāo)系。MATLAB 中的坐標(biāo)系原
      點(diǎn)在像平面的左上角，x 和 y 軸各距像平面邊緣 0.5 個(gè)像素。而在像坐標(biāo)系中，原點(diǎn)取
      在像平面中心，由于本題中的像平面的像素是1024×768，所以原點(diǎn)剛好在中心像素邊
      界上。我們的模型力圖使坐標(biāo)值精確到亞像素級(jí)別，鑒于這一點(diǎn)，在將 MATLAB 中算
      出的結(jié)果轉(zhuǎn)化到以像平面中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中時(shí)一定不能忽略像平面邊緣的0.5個(gè)像
      素。?
      確定了圓心坐標(biāo)之后，就可以著手建立確定兩個(gè)相機(jī)相對(duì)位置的模型了，關(guān)于這個(gè)
      問(wèn)題光學(xué)理論中已經(jīng)給出了比較成熟的求解方法，我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上提出了自己的想
      法，建立了適合本題的模型，給出了相應(yīng)的求解結(jié)果。主要的改進(jìn)是將參考坐標(biāo)系建立
      在其中一個(gè)相機(jī)上，這樣就可使方程得到簡(jiǎn)化，模型具有更強(qiáng)的針對(duì)性。?
      本文的圖像處理方法是閾值處理，在模型的進(jìn)一步討論中我們還提出了幾種其他的
      處理方法。它們都有各自的特點(diǎn)，可以結(jié)合不同的求解模型進(jìn)行具體應(yīng)用。?
      在論文的最后我們還對(duì)模型中存在的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，比較客觀地評(píng)價(jià)了所
      用方法和所建模型的長(zhǎng)處和欠缺。?
      ?
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