基于视觉的空间目标位姿测量装置和方法

摘要

一种基于视觉的空间目标位姿测量装置和方法，该装置电控位移台、图像采集设备、综合信息处理平台三个部分组成；方法由双目图像基于2D平面靶标的摄像机标定模块、双目图像的特征点的提取模块、双目图像特征点的匹配模块、姿态参数测量模块四个模块组成。该装置和方法通过综合信息处理控制电控位移台和其上的CCD摄像机的运动，运动中的CCD摄像机向信息处理平台的高速计算机传输双目图像，高速计算机经过一系列的信息处理过程(主要为图像处理过程)，计算出向空间目标逼近靠拢过程中空间目标相对位置和姿态参数，再把经过信息处理得出的空间目标的参数和电控位移台的运动参数进行比对，验证测量结果的正确性及测量精度分析。

主权项

1、一种基于视觉的空间目标位姿测量装置，其特征在于：它是由以下三部分构成：电控位移台、图像采集设备、综合信息处理平台；该电控位移台和综合信息处理平台分别由六自由度高精度数字伺服位移台、位移台控制箱和信息接口、伺服控制处理单元、高速计算机组成；其中，图像采集设备主要包括两个CCD(Charge Coupled Device，即电荷藕合器件图像传感器)摄像机；六自由度高精度数字伺服位移台是图像获取装置的支撑平台，可根据位移台控制箱的控制指令进行六自由度的运动，实现对双目测量过程中测量结果的验证；高速计算机接收从两个CCD摄像机传入的左右图像信息，完成对左右两幅双目图像中的一系列信息处理过程，包括空间目标特征的提取、特征匹配、特征跟踪、运动参数计算、三维重建等算法的实现；伺服控制处理单元能向电控位移台发出控制命令，使六自由度高精度数字伺服位移台根据输入的指令进行运动；该基于视觉的空间目标位姿测量装置各组成部分之间的关系为：图像采集设备(两个CCD摄像机)分别安装在电控位移台的六自由度高精度数字伺服位移台支架两端，相对位置可以进行调解，同时可随高精度数字伺服位移台一起运动；图像采集设备和电控位移台都与综合信息处理平台相连，实现图像采集设备所获取的图像向信息处理平台的传输和信息处理平台对伺服平台的控制指令的传输；该基于视觉的空间目标位姿测量装置的工作流程为：首先通过综合信息处理平台的伺服控制处理单元向电控位移台的六自由度高精度数字伺服位移台发送指令，使其按照设定好的程序向空间目标逼近靠拢；同时，在运动的过程中，安装在电控位移台的六自由度高精度数字伺服位移台的图像采集设备不断的采集运动过程中的空间目标双目序列图像，这些采集到的图像通过串口传给信息处理平台的高速计算机，高速计算机通过一系列的信息处理过程(主要为图像处理过程)，计算出向空间目标逼近靠拢过程中空间目标具体的位置和姿态参数，最后再把经过图像处理计算过程得出的空间目标的参数和电控位移台的六自由度高精度数字伺服位移台的运动参数进行比对，用以验证测量结果的正确性以及后续的测量精度分析。