| 题名 | 基于序列图像的飞行器姿态参数测量方法研究 |
| 作者 | 杨丽梅 |
| 答辩日期 | 2007-01-17 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院长春光学精密机械与物理所 |
| 授予地点 | 长春光学精密机械与物理所 |
| 导师 | 郭立红 |
| 关键词 | 姿态预测 卡尔曼滤波 灰色系统理论 数学形态学 广义点理论 |
| 其他题名 | Research on Measurement Method of Aircraft Pose Parameter Based on Image Sequences |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 英文摘要 | 论文针对目前空中飞行器三维姿态测量领域的难题，利用数字摄影测量的严密理论和计算机视觉的前沿成果，根据光学测量的实时性强、直观性好、精度高的特点，提出了利用光电经纬仪拍摄的序列影像确定飞行器三维空间姿态的方案，改变了以往把飞行器目标当作质点处理，仅能获取飞行器目标运动轨迹及速度，无法得到飞行器目标三维姿态参数的现状，充分利用光测图像中的姿态和形状信息，研究基于序列图像的飞行器姿态。 在航天测控靶场中，光测图像记录了飞行器目标的事件和姿态信息，包括弹道倾角、偏航、滚动角、漂移量等。三维姿态（俯仰角、偏航角、滚动角）是反映飞行器飞行的重要参数，获得这些参数具有重要的应用价值。本文是在总结、继承、发展已有的成功经验的基础上，把序列图像引入飞行器三维姿态的测量，利用序列图像解决飞行器的姿态测量问题，并建立了光电经纬仪模拟成像系统，构建飞行器姿态求取框架，实现卡尔曼滤波技术对飞行器姿态的预测。具体研究内容包括：飞行器光测图像的预处理、边缘提取和目标识别；基于OpenGL的光电经纬成像系统模拟；飞行器姿态初值的求解；广义点误差理论模型修正以及卡尔曼滤波对序列图像帧间姿态的预测。论文的主要工作包括： (1) 在充分了解国内外研究概况的基础上，讨论序列图像在飞行器光学测量领域中的具体含义，构建基于序列图像飞行器姿态测量的框架，探讨序列图像在飞行器姿态研究中的优越性，提出了本文的主要研究内容。 (2)运用图像处理、灰色系统理论和数学形态学方法实现飞行器图像的预处理、边缘和特征点的提取，为飞行器姿态求取做准备。 (3)从射影几何的角度深入分析了OpenGL的成像机理，同时论证了OpenGL与摄影测量相关的内外方位元素的关系。在VC++框架下利用OpenGL成像原理建立光电经纬模拟摄像机，完成了模拟摄像机成像、模拟飞行器重建、模拟飞行器姿态和飞行过程等的研究。 (4) 介绍飞行器姿态测量方法的研究现状，分析了影响姿态求取精度的主要因素，总结评述了现有的姿态测量方法。在此基础上提出了本文研究的飞行器姿态求取方案，利用直接线性变换方法、目标圆环椭圆度法分别求解了单帧图像飞行器的姿态，并做了仿真实验。 (5) 在光测图像中将物理意义上的点扩展到数学意义上的点，建立了广义点理论误差模型。将广义点摄影测量理论与轮廓线匹配相结合，提出了基于最小二乘的广义点图像匹配算法，利用误差理论模型修正飞行器姿态，提高单帧飞行器姿态求取的精度。 (6) 建立序列图像飞行器姿态预测的数学模型，运用KALMAN滤波方法实现序列图像飞行器姿态的预测，并做了仿真实验，同时对实验结果进行了分析。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 页码 | 128 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.165.120//handle/181722/359]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨丽梅. 基于序列图像的飞行器姿态参数测量方法研究[D]. 长春光学精密机械与物理所. 中国科学院长春光学精密机械与物理所. 2007. |
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