基于数字图像处理的经纬仪对心测量方法

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1、兵工自动化2011-07·52·OrdnanceIndustryAutomation30(7)doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2011.07.016基于数字图像处理的经纬仪对心测量方法刘春桐，王东波，何祯鑫，蔡可(第二炮兵工程学院202室西安710025)摘要：以经纬仪对心为研究对象，使用CCD传感器采集位置图像并经图像处理测量出经纬仪对心偏差，驱动二维高精度电控位移台移动来实现自动对心。对经纬仪原光学对心镜系统进行了改造，研究了图像处理的方法，包括图像预处理和圆标记中心定位算法，采用了混合滤波和Sobel-Zernike

2、亚像素边缘检测方法。仿真实验表明：基于图像处理的经纬仪对心测量方法弥补了对心需要反复操作的缺点，大大缩短了测量时间，测量精度也可以达到5.5µm。关键词：经纬仪；对心测量；数字图像处理；亚像素边缘检测中图分类号：TN911.73文献标志码：ACenteringMeasurementofTheodoliteBasedonDigitalImageProcessingLiuChuntong,WangDongbo,HeZhenxin,CaiKe(No.202StaffRoom,SecondArtilleryEngineeringCollege,Xi’an7

3、10025)Abstract:Takingthecenteringoftheodoliteasstudyobject,theimagesofstationpointareprocessedbythetechnologyofdigitalimageprocessingafterbeingcollectedbyCCDsensor.Thecenteringdeviationisadrivingsignalforhighprecisionmotorizedpositioningsystemstoachievetheautomaticcenteringoft

4、heodolite.Theoriginalopticscenteringistransformed.Themethodofdigitalimageprocessingisstudiedincludingimagepreprocessingandcircletargetcenterlocationalgorithm.Hybridfilterandsubpixeledgedetectionisadoptedonthispaper.Thesimulationresultshowsthatthetheodolitecenteringmeasurementm

5、ethodbasedondigitalimageprocessingcanmakeupfortheshortageofmorerepeatprocedures.Themeasuringtimeisalsoshortenedgreatly,andtheprecisionofthemeasuringmethodreachestheerrorscopevalueof5.5µmasexpected.Keywords:theodolite;centeringmeasurement;digitalimageprocessing;sub-pixeledgedet

6、ection0引言1对心镜光学系统改造方案[5]随着计算机技术、图像处理技术以及运动控制为了测量经纬仪对心偏差，利用面阵CCD系统的发展，基于图像处理的高精密测量系统因具进行敏感。以经纬仪原对心镜系统为设计基础，取有非接触性、实时性、精确性等优点被广泛应用。消目镜，加装CCD组件，设计专用接口，将目镜经纬仪是一种通用的高精度角度测量仪器，广换成CCD转接口并接上CCD。在整个自动对心过泛应用于军事、建设等诸多行业，国内外对于经纬程中，三脚架是定高的，光学系统是固定焦距的，仪的操作自动化和提高测量精度等方面进行了很多因此，无需采用调焦系统。改造前和改

7、造后光学系研究。其中文献[1]实现了光电经纬仪的自动调焦控统分别如图1和图2。制；文献[2]实现了便携式经纬仪测量系统的自动水平调整；文献[3]提出了基于目标脱靶量与编码器位置信息的数据配准方法并用于提高光电经纬仪的测量精度；文献[4]建立了一种基于视觉引导的新型激光经纬仪自动测量系统以实现对目标自动识别和自动测量。目前，经纬仪对心操作自动化方面研究比较少，而传统对心方法存在自动化程度低、操作时间长、精度受人为因素影响大等问题，鉴于此，提出自动对心的思路。笔者对J2经纬仪原光学对心镜系统进行改造，加装面阵CCD，对测站标记图像进1保护玻璃；2物镜组

8、；3直角棱镜；行数字图像处理，得到经纬仪对心偏差并以此驱动4分划板；5目镜组。二维高精度电控位移台移动来实现自动对心。图1