分布式空间测量系统设计

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在科技飞速发展的今天,基于双目视觉的物体三维位置监测在军工、交通、医疗等诸多行业都有广泛的应用,提高系统的测量精度具有重要意义。影响双目视觉测量误差因素很多,例如:相机位姿、基线长度以及测量距离等。其中基线长度是影响双目视觉系统测量精度的关键因素,基线长度越长,测量精度越高。传统的双目视觉测量系统两相机之间有连接装置,以便固定相机的相对位置,连接装置限制了基线长度的增大,从而影响系统的测量精度。本文提出了一种新型的分布式空间测量方案,通过精密的相机位姿校准装置固定双目视觉相机的相对位置,两相机之间无连接,可以灵活控制基线长度,从而提高系统的测量精度。基于该系统方案,设计了弹丸炸点检测系统,光敏二极管捕捉到炸点的光信号后,启动双目相机抓拍,分别得到左右两个空间位置图像,根据双目视觉测量原理精确解算炸弹爆炸位置。本文的完成的主要工作如下:1.调研了位置测量领域的相关研究进展,提出了分布式相机的炸点空间三维位置信息的测量方案,研究了基线长度和相机姿态角测量误差对系统测量精度的影响,建立了考虑相机姿态角测量误差的位置测量模型。2.根据系统的测量模型和误差模型,完成了分布式空间测量系统的机械结构和硬件电路的设计,其中包括相机位姿调整单元的设计、触发传感单元的设计以及标定测试单元的设计。同时根据使用需求设计了相应的测量软件,辅助完成测量工作。3.搭建了分布式相机的炸点空间三维位置的实验装置,完成了标定实验和位置测量实验,分析了不同基线长度下系统的测量误差。在室外条件下,利用本文设计的标定测试单元进行位置实验,实验分别设置在距离探测系统24m、48m的位置处进行。实验结果表明:在24m时,最大测量误差为15mm,在48m时,最大测量误差为35mm,系统满足测量精度要求。
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