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飞行模拟器广泛应用于航空工业和航空应用部门。它既是飞行员训练、考核的重要装备,也是航空器设计评估的有力手段,还可以用于航空安全性研究,以提高飞行安全水平。
新技术飞行模拟器基于虚拟现实技术,以立体头盔作为视景设备,数据手套作为交互设备;虽然具有体积小巧、成本低廉等优点,但在在舱内操作的逼真模拟方面还存在问题。主要是头盔影响了飞行员视线,无法看到手部位置;手套影响了飞行员触觉,力反馈不够真实。针对以上问题,提出了基于单目视觉的手指定位方案,根据该方案研究了其中首要和关键的模板检测技术。
模板检测技术主要是图像处理中的特征提取技术,本文研究的重点是直线提取技术,Hough变换直线提取和直线拟合是提取直线常用的两种方法,Hough变换直线提取具有对噪声不敏感的优点,但是算法本身决定了其直线提取的精度只能精确到像素点的级别;直线拟合可以提高直线精度到亚像素点的级别,但该方法容易受干扰点和噪声点的影响,当数据点分布在多条直线附近时会出现无法拟合的问题。模板检测的精确性直接影响着后续手指定位的精度,本文结合Hough变换的直线提取算法和直线拟合方法对标定模板进行直线提取,提出了标定模板的精确直线检测算法,该方法在抗噪的同时也提高了直线提取的精度。
除了定位精度以外,实时性也是手指定位的另一个关键指标,因此用于外参数标定的模板检测必须考虑直线提取的速度,本文在分析Hough变换的直线提取实时性缺陷的基础上,结合Freeman准则,提取直线上的主基元像素点作为特征点,并对所有主基元进行分类,根据分类后的主基元分步提取出直线的两个对应参数,提高了模板中直线提取的速度。
本文通过理论分析充分说明了模板标定和检测方法的正确性和可行性;从模板检测的速度,模板标定精度上确保该方案的手指定位的可靠性和实时性。