基于dsp平台的位姿解算算法研究

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1、基于DSP平台的位姿解算算法研究ResearchofPoseCalculationAlgorithmBasedonDSPPlatform学科专业：仪器科学与技术研究生：冯禹指导教师：陈文亮副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本学位论文作者完全了解天津大

2、学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）中文摘要近年来，针对运动目标的位置和姿态测量已经成为军事、航天以及交通等领域的重点研究方向，其中视觉测量技术是应用的最为广泛的测量方法。本文以嵌入式技术为先导，旨在以单目视觉测量为理论基础完成运动目标的位姿测量。通过设计以DM6437为核心的单目CMOS测量系统，并对项目所涉及的图像处理以及位姿解算算法完成Matla

3、b仿真，经过详细的DSP软件程序开发和调试，本文最终完成了基于DSP平台的位姿信息实时解算，并在室内、室外顺光以及室外逆光三种环境下对测量系统进行了大量测试，表明位姿测量系统不管是速度还是精度都达到了项目技术参数的要求。本文围绕“位姿测量系统的搭建”以及“位姿解算算法的实时处理”这两个主要问题，完成了以下几部分的工作：1.通过对相关文献的阅读，分析单目视觉测量在位姿测量领域的应用前景以及当国内外针对此方向的研究现状，从而较为完整的阐述本课题的实际意义；2.明确了本课题中所涉及的图像处理算法，并通过对传统连通域标记算法的改进提高了其执行效率，最后在Matlab平台

4、完成了仿真，评估了改进算法的实际效果；3.搭建了以DM6437为核心的单目CMOS位姿测量系统，详细介绍了CMOS模块的内部结构、DSP相关技术在视频处理方面的应用价值以及测量系统的整体构成，设计中充分利用了嵌入式平台设计灵活、轻便低负载的特点；4.在CCS开发环境下，以DSP/BIOS为基础完成DSP程序的开发，主要包括CMOS相机驱动的编写以及位姿解算算法在DSP平台上的具体实现；5.在室内、室外顺光以及室外逆光三种情况下，对位姿测量系统进行了大量实验，并详细分析了不同测量距离下测量系统的精度情况，实验的同时也利用DSP/BIOS自带的代码分析工具完成了对程

5、序执行效率的分析，为程序优化提供了具体的方向；6.从不同的方向完成了对DSP程序的优化，主要包括：开发环境的配置、DSP硬件层面的优化以及TI官方支持库的使用，详细分析了每个优化措施的效果，也需要通过这一系列的优化措施，使DSP测量系统的各项参数达到了项目的技术指标要求。关键词：位姿测量；DSP；单目视觉；乒乓操作；程序优化ABSTRACTThepositionandattitudemeasurementofthemovingtargethasgraduallybecomethekeyresearchdirectioninthemilitary,aerospac

6、eandtransportation.Theobjectiveofthisarticleistocompletethemeasurementbasedontheembeddedtechnologyandthetheoryofmonocularvisionmeasurement.Areal-timeimageacquisitionandprocessingsystembasedonDM6437digitalsignalprocessorwasdesignedandthematlabsimulationaboutimageprocessingandposesolut

7、ionalgorithmwasdone.AfterdetailedDSPsoftwareprogramminganddebugging,thefinalcompletionofthepreliminaryprototypewasdeveloped.Theprototypewastestedinthreeenvironments,andshowedthattheaccuracyofthemeasurementsystemhadreachedtherequirementsofthetechnicalparametersoftheproject.Theworkofth

8、ispapermainl