基于机器视觉的跟踪对准系统

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1、硕士学位论文基于机器视觉的跟踪对准系统Trackingandalignmentsystembasedonmachinevision陈祥成哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP275学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于机器视觉的跟踪对准系统硕士研究生：陈祥成导师：李凯申请学位：工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP275U.D.C:621.3Dissertationforthe

2、MasterDegreeinEngineeringTrackingandalignmentsystembasedonmachinevisionCandidate：ChenXiangchengSupervisor：LiKaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentandMeterEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June

3、,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要运动目标在扫描跟踪时，使用单个固定相机来采集目标运动范围的全景时，相机的视场过大，造成相机的分辨率过低的问题，从而不能高精度的定位目标，而使用能够跟踪目标的相机来获取目标时，显然相机的视场可以缩小很多，从而解决其分辨率过低的问题。在卫星激光通讯中的ATP(Acquisition,TrackingandPosition)技术，孔径雷达的远程遥感测量，和航天领域的空间目标获取和

4、交会对接等领域，都可以用基于单目视觉的跟踪对准系统来进行地面模拟仿真实验。本课题主要设计了一种基于DSP控制的、CMOS工业相机图像反馈的跟踪对准系统，实现过程中主要解决系统实际应用的问题。本系统利用PC机的图像处理能力和DSP的电机控制优势相结合，通过RS232通信实现了跟踪对准的功能，跟踪误差在5个像素以内。针对控制系统，首先从传统PID控制理论入手，创建本系统的电机数学模型，利用simulink进行仿真，调节PID参数至满意效果。然后分别论述了基于滑模速度控制器的PID、基于单神经元的PID控制。从仿真结果可以得出基于滑模

5、速度控制器的PID控制精度可以达到更高，基于单神经元的PID控制在仿真时需要更多的时间来学习。在理论分析的基础上，最后采用TMS320F28335作为硬件实现的控制核心，结合上位机PC的图像降噪、质心提取的反馈信息，利用张正友相机标定法对相机参数进行标定，从而实现了定位、跟踪、对准的功能。本文设计并实现了系统跟踪对准的功能，并给出了试验数据和系统误差分析。关键词：跟踪对准系统；质心提取；PID控制-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWhenthemotiontargetisscannedandtracked,as

6、inglefixedcameraisusedtocollectthepanoramaofthetargetmotion.Thecamera'sfieldofviewistoolargetocausethelowresolutionofthecamerasothatthetargetcannotbelocatedhighprecision,butwhenthecameraisusedtotrackthetargettoobtainthetarget,thefieldofviewofthecameracanobviouslybere

7、ducedverymuch.Many,soastosolvetheproblemofitslowresolution.Thisrequiresthesystemtoensurereal-timeandaccuracyindesign,soastoachievethefunctionoftrackingandalignment.ThispapermainlydesignsatrackingandalignmentsystembasedonDSPcontrol,CMOSindustrialcameraimagefeedback,wh

8、ichmainlysolvestheproblemofthepracticalapplicationofthesystem.ThissystemcombinestheimageprocessingabilityofPCandtheadvantageofmotor