基于双目视觉的自主空中加油锥套定位研究

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3、要的距离感知技术。它通过模拟人类仿生视觉系统的方式，用于对空间点进行立体定位。从立体视觉技术诞生至今，经过30多年的发展，立体视觉在机器人视觉、航空测绘、军事应用、医学诊断及工业检测中的应用越来越广。结合航空基金项目《无人机自主空中加油控制技术研究》，对双目立体视觉的各项关键技术进行研究，对软管式加油锥套进行三维定位，指引自主加油过程中受油机与加油锥套对接的准确定位。本文开篇介绍了基于视觉空中加油的研究背景、意义和国内外研究现状，然后对实现本研究课题的各个技术问题展开探讨和研究。其次，介绍双目立体视觉

4、系统主要包括图像采集、摄像机标定、特征信息提取与匹配和三维信息坐标计算五部分。继而详细介绍了摄像机成像模型，阐述双目摄像机标定是立体视觉的一项关键技术，针对无人机自主空中加油导航系统定位精度高、稳定性好的要求，应选用快速、灵活、简单的摄像机的标定方法，系统采用张氏2D平面棋盘标定算法，并改进了张氏标定算法中只校正径向畸变的不足，考虑了切向畸变的影响，使得畸变校正结果更理想，精度更高。然后进行了摄像机的标定实验，得出了双目摄像机的内外参数。对于特征信息提取与匹配，根据实际背景需要，开展了图像滤波去噪以及

5、图像的阈值分割等图像预处理方法的研究。提出了改进极线约束匹配方法，构造基于基本矩阵的距离误差矩阵。最后，详细分析加油锥套的端平面，采用基于最小二乘法拟合空间圆方法，利用匹配得出的结果拟合出加油锥套端面并计算加油锥套圆心的三维坐标和所在平面姿态法向量。关键词：双目视觉；摄像机标定；极线约束匹配；三维定位；空间圆拟合AbstractBinocularstereo．visionisoneoftheimportantbranchesinthefieldofcomputervision，anditisalsot

6、hemostimportantdistanceSensingtechnology．Bythewayofsimulatinghumanbionicvisualsystem，itisusedtolocatingthe3Dpointinthree．dimensionalscene．Fromthebirthofstereovisiontechnology，theapplicationsofstereo．visionaremorewidelyutilizedinrobotvision，aerialsurveyi

7、ngandmapping，militaryapplications，medicaldiagnosisandindustrialdetectionafter30yearsofdevelopment．Combiningwithaviationscientificfundproject-'‘TheResearchofAutonomousaerialrefuelingcontroltechnologyofUAV”，thepaperdiscussedthevariouskeytechnologyofbinocu

8、larstereovision，andlocatedthethree—dimensionalpositionofdrogueinprobeanddroguemodel，SOastoguidedfortheaccuratepositioningatthereceiveraircraftindockingwiththerefuelinghosedrogue．Firstly，thearticleintroducesthebackgroundandsignifi