论文研究-一种基于单目特殊地标的姿态识别方法研究 .pdf

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一种基于单目特殊地标的姿态识别方法研究,李雄锋,喻擎苍,针对单目视觉对已知尺寸目标的三维测量要求,对目标平面三角形做旋转变换,先绕z轴逆时针旋转θ角,再绕y轴逆时针旋转β角,最后绕
山国武花论文在丝 标Δ 在垂直于光轴中心线平面内的虚拟目标Δ ,其二维分解如图所示。对三 维空间坐标 做旋转变换,先绕轴逆时针旋转0角,再绕轴逆时针旋转 β角,最后绕轴逆时针旋转α角,可得 其中,为绕轴逆时针旋转α角对应变换矩阵,为绕轴逆时针旋转β角对应变 换矩阵,为绕轴逆时针旋转θ角对应变换矩阵,且都为阶矩阵。 由()、()和()式待出: B 0-a 0 a B 0+ a 0 B 6+ a 6 B 6 同理对三维空间坐标 和 做旋转变换,可得 和 山国武技论文在丝 A1Ao zy Bo B 0 C 图二维分解图 迭代查询策略 为使能在复杂情況下找到合适的、阝和使得|= ,其中为精度。设α、β、θ为初始值为,始终保持两 个维度不变,每次只改变其中一个维度,以步长为迭代查洵的方式寻找目标 ()若在a和β不变下,对0以步长改变,如果 和 ,则执行();如果<和<,则回溯一步并换一个 维度β,执行();否则再改变θ,继续查询。 ()若在a和0不变下,对B以步长改变,如果 和 <=,则执行():如果<和<,则回溯一步并换一个 维度α,执行();否则再改变β,继续查询。 ()若在β和0不变下,对a以步长改变,如果 和 =<=,则执行();如果<和 ,则回溯一步并换一个 维度θ,执行();香则再改变α,继续杏询。 山国武花论文在丝 ()找到合适的a、β和θ使得 完成搜索。 知A0,B0,C0 初始化a=0.0B=0.00=0.0 步长R,精度E 1=LAOBO/LBOC0-1, E2=|LAOCO/LBOC0-1 El&kE> 0=日+R A1=A0*T,B1=B0*T,C1=C0*T e1=LAlB1/LB1C1-1,e2=LA1C1/LB1C1-1l >=e18E> 1<e1&8E2< 找 到 A1=A0*T,B1=B0*T,C1=C0*T LAlBI/LBIC1-1, e2=LA1C1/LB1C1-1 1<e1&82< B-B-R a +R 1=A0米T,B1=B0*T,C1=C0本T e1= LAlB1/LBIC1-11, e2=|LA1C1/LB1C1-1 R>=e1&F>=9 图迭代査询流程图 山国武花论文在丝 未对准中心 如果摄像机光轴中心线与该等边三角形所在平面的交点为,以建立三维丛标系, 上述原理同样适用,只需找到合适α、β和θ使得/- <=,则完成搜索。 实验与结果 实验中,选用公司的 作为角度测量尺,°至°精度为±°,分辨 率为°,单轴测量范围°,双轴测量范围±°。 24 O口 图姿态识别屮台 取摄像机光轴中心线与目标平面的交点为坐标原点,轴为光轴中心线反方向。同心圆 平面坐标系,角度测量尺坐标系,摄像头坐标系 ,如图所示。在相对 距离为mm时,进行姿态识别实验,由于篇有限这里仅给出部分姿态识别结果信 息,其实验结果见表,其中误差∧为角度测量与迭代查询的差值。 表姿态识别(单位) 序号 误差△θ 误差△B 误差△a 0.03 0.03 0.01 0.11 0.03 0.07 0.03 4 0.21 0.04 0.01 0.01 0.15 0.02 0.10 0.03 0.00 0 山国武论文在线 0.25 0.07 0.06 0.01 0.03 10 0.08 0.01 0.02 0.04 12 0.13 0.08 0.03 0.15 0.07 14 0.01 0.03 11 0.09 平均绝对误差 0.0773 0.0469 标准误差 0.0260 0.0177 0.0151 在姿态识别实验中对大量数据进行分析,结果显示通过达代查询方法找出的a、β和θ 都与实际测量角度的平均绝对误差在 °,且标准误差在 °内,都达到了很高的准确度。 结论 木文提出了用特殊地标姿态识别方法使光轴中心线垂直于目标平面的方法实现单目视 觉测距,迭代旋转的精确度可以通过设置角度査找步长来决定,步长小精确度高。实验结果 显示该方法的准頒和有效性,使得摄像机光轴中心线重直于目标平面,为单目视觉測量创造 有利条件 参考文献 曹庙根喻擎苍张志远一种基于同心圆的立体视觉系统在线综合调整方法 屈妍姗,陈潇,吴晓红等基于单目伣觉测距的测高测面积方法科学技术与工程,,(); 祝世艹,强锡富用丁摄像机定位的单目视觉方法研究光学学报 张治国基于单目视觉的定位系统研究武汉:华中科技大学 冯青春,刘新南,姜凯等基于线结构光视觉的穴盘苗外形参数在线测量系统研制及试验农业工程 学报 ()

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