一种改进的双ccd交汇测量系统研究

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1、～种改进的双CCD交汇测簧系统研究点的坐标来计算被测点在大地坐标系的三维坐标，其中唯一的硬件参数CCD镜头视角豳实验来测定。隧的是降低系统对硬件和外部环境的要求，提高系统的实黑性。二是对图像处理单元进行优化调整，分析与本系统相关的图像处理方法，提出最有利于瞬间目标质心识别、去除噪声和图像畸变的方法组合。．三是为验证改进算法的有效性，在参考现有系统设计的基姑上，设计一套基于该算法的双CCD交汇测量系统。并利用现有设备在不同灯光场景下拍摄了lO余个视频片段用于MATLAB系统仿真实验，通过仿真来观察改进算法和图像处

2、理方法组合的效果，并对实验数据进行系统的误差分析。结果证明，基于改进算法设计的双CCD交汇测量系统计算精度满足一般要求，与现有系统相比，对硬件参数和外部要求降低，能够达到提高系统实用性的目的。本论文共分六章，主要内容围绕改进的双CCD交汇测量算法展开。第一章绪论对双CCD交汇测量系统的发展过程和研究意义进行了麓要介缨；第二章作为本文的核心部分，对现有的双CCD交汇测量算法原理进行分析，并给出了改进算法的数学推理过程；本文第三章介绍与双CCD交汇测量有关的图像处理方法，并提出最有利于系统设计的方法组合；第四章讲解

3、基于改进算法的双CCD交汇测量系统的设计原理和过程；第五章和第六章分别对系统仿真过程进行具体描述，对数据误差来源和各种参数对系统的影响进行分析。-4一大连理工大学专鼗学往硪士学位论文2双OOD交汇测量算法基本原理本章首先对两种现有的CCD交、汇测量葬法进行介绍，需后绘出改进算法及箕数学推理过程，并进行琵较。2。{现有的双OOD交汇测羹算法贪绍在上一章孛曾提到：现有的双殴转交汇测量系统按需求分必应用于远距离期近距离两类。虽然本文研究的重点是对应用子远距离的系统算法进行改进，但趣仍对应用予近距离的系统算法做详细的介

4、绍，原因是这类算法鞍为先进，对本研究有饕缀重要的参考意义。2。{。{震予遂鞭离测鼙的双00D交汇测量算法现有蠡哿应羯予远距离测量豹双CCD交汇测量算法都是以AVL公斓产品中的核心算法为基础发展起寒的。因此，本文以此作为范例瓣现有的双CCD交汇测量算法进行简要介绍。AVL现有的产菇大多数以测量空润一点的二维坐棘失主，根据入鼹视觉驻蠼，在垂壹平恧内放嚣两个CCD像机，其光轴交予空间～点，构成～个垂直的光电测壁靶面。对该垂直面可成像范豳(即两个CCD视场在靶西内的交迭区)内的饪意～点来说，在两个CCD上各有一个豫点与

5、之裙对瘦。阑就靶瑟蠹任意一点豹坐标就可以遴过它把这两个CCD上鹃成像位置计算出来。其数学模型如图2．1所示，用两个CCD像机光轴的交点作为原点O，建立一个平面矗角坐标系，X轴行予基线MN，CCDt的中心位于Sl熹，CCD2的中心位于S2点，S1S2=do为基线长痰。OSl与髫辘麴夹蹩为04)，OS2与x轴豹夹籀为触它们被称舞交汇馋角，在～般情况下CCD交汇时有ao=80)。靶面上任意一点R相对予两个CCD像机的主光线分别为RM，RN，并分别与熬线SIS2交予M及N点。R点在两个CCD上成像的高度分掰为hl及恕，

6、显hl在光轴OSl之上为正，在OSx之下为负(h2煎理，因丽鍪2．1巾所示豹磊l为蔗，坟为负)。RM与茗轴的夹角为a，RN与茁轴的夹惫为箩，RM与光轴OSl的夹角为yl，RN与光轴OS2的夹角为张，CCD镜头的焦距为．压一种改进的双CCD交汇测量系统研究_一——————————————————————————————————————————————————————————一2圈2．1双CCD交汇测量系统数学模型Fig。2。1Mathmodelofintersection激easufemenlsystemwith

7、Dual·CCD其坐标计算公式为：y严携=口2t；to一72p=po一’，2露=一MN=成+一MSl+一NS2=磊+I盏+器)(2．1)(2。2)(2．3)(2．4)(2．5)x=一MRCOStz--一MSl一譬=篱一尝一譬(2．6)y—MRsina-det29ao一篇器一华弦7))、《√、堕广，％一√，Ku厂文，文喀删鼍毒大连理工大学专业学位硕士学位论文通过对数学模型的分析可知，结构参数的选择不当将会引起靶面坐标的测量误差。事实上，从坐标计算公式的推导过程来看，很显然最终可以归结为以下两个函数关系式；{yx=

8、：F最。(‰do,a妣o,fl风o,r鼽,,r羟2,f／；(2．8)靶蕊任意一点的误差为：饿；[(嚣卜+皤)2诋2十(薏)2％2+(等)2可2]I／2e2舟，掣=[(嚣卜+(嚣)2诋2+(詈)2馘2+(等p2]l，2担·lo，式中：o'ao和抵是CCD相机的测角误差，由相机本身决定；承奄为基线测量误差；矽为相机镜头的焦距误差。从式(2．1)-(2。10)可以看出，结构参数ao、风、do