发布时间 : 星期五 文章实验指导书--图像更新完毕开始阅读59368593b5daa58da0116c175f0e7cd184251883
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1. 掌握基于图像观测的光电观瞄系统设计的步骤与方法； 2. 初步掌握基于平面目标的图像观瞄系统的设计能力； 3. 掌握初步针对复杂图像处理问题的算法设计能力； 4. 初步掌握编制基于MATLAB平台的大型图像处理程序的能力。 实验要求：安装有MATLAB的计算机一台；
要求针对工程需求，设计完成光电观瞄系统结构及主要参数； 完成检测系统的搭建，标定方案的设计及标定数据采集与解算； 编程调试完成弹孔图图像的特征提取结果； 数据分析获得密集度计算结果。 二、实验原理
实验装置组构图
弹孔靶标单摄相机成像系统三角架
完成单摄相机系统标定，并通过采集到的靶标图像，识别平面目标上的图像特征，并反演解算平面观测目标上的几何特征。
这种测量系统在成像系统径向畸变较少的视场范围可近似应用摄相机的线性系统模型来描述。典型的摄像机线性系统模型之一------直接线性变换法。
范文.
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摄像机线性模型由式(1)表示如下:
图1 直接线性变换法共线方程示意图
?ui??m11???msi?vi???21??1????m31m12m22m32m13m23m33?X?m14??i??Yi?m24???Z?im34????1??
（1）
其中，(Xi,Yi,Zi,1)为三维立体靶标第i个点的坐标，也就是系统标定过程中的标准量所使用的点的空间坐标；(ui,vi,1)为第i个点的图像坐标；mij为世界坐标系向像平面坐标系线性变换矩阵M的第i行j列元素。上式包含三个方程
?siui?m11Xi?m12Yi?m13Zi?m14??sivi?m21Xi?m22Yi?m23Zi?m24?s?mX?mY?mZ?m31i32i33i34?i
（2）
将式(2)中的第一式除以第三代，第二代除以第三式分别消去si 后，可得如下两个关于mij的线性方程：
范文.
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?Xim11?Yim12?Zim13?m14?ui(Xim31?Yim32?Zim33?1)?0??Xim21?Yim22?Zim23?m24?vi(Xim31?Yim32?Zim33?1)?0(a)(b) （3）
为了减化系统参数求解难度及测量平面特征点的解算过程，选取被测平面为摄像机标定物方空间坐标系Z?0的平面。令公式(3)中Z?0得公式(4)：
??l1X?l2Y?l4?x?l9X?l10Y?1??0???l5X?l6Y?l8?y?l9X?l10Y?1??0 (4)
上式中有8个参数，只需4组特征点对即可求出系统参数，因此在标定过程中至少需要4个特征点对。
当系统参数标定完后，通过图像特征识别的方法识别出图像中的弹孔中心特征点(ui,vi,1)后，应用公式4求解弹孔中心在靶面上的坐标(Xi,Yi,0,1)。 三、实验步骤
1、根据弹孔靶标的大小，设计搭建测量系统；
2、在弹孔靶标上设计标定特征点，并用成像系统采集靶标特征点图像(注意：成像系统的视场中心(即像平面坐标原点)应对准标定靶标的中心(世界坐标系统的原点))；
3、应用图像处理技术识别靶标特征点，并编程完成系统模型参数的解算； 4、应用成像系统采集弹孔靶标图像，应用图像处理算法识别图像中弹孔中心特征点的坐标；
5、反演求解靶标中弹孔中心的坐标，计算R100及R50等数值，后对测量系统的精度进行分析。
四、实验仪器
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云台及三角架，被测弹孔靶标，成像镜头及CCD，标定靶标及标识，安装有MATLAB软件的计算机等。 六、思考题
1、分析测量系统精度的影响因素，如何提高系统的标定精度？ 附录1：直接线性变换模型参数求解程序 %本程序完成对摄相机线性模型参数H矩阵的解算
clear
xxI=[-1,1,-1,-1];标定特征点X坐标，注意对应次序 yyI=[1,1,-1,1]; 标定特征点Y坐标，注意对应次序
crx1=[-203,215,-197,200]; 标定特征点图像u坐标，注意对应次序 cry1=[214,200,-184,-182]; 标定特征点图像v坐标，注意对应次序 for ii=1:4
U((ii-1)*2+1)=-crx1(ii); U((ii-1)*2+2)=-cry1(ii); end
for jj=1:4
A((jj-1)*2+1,1)=xxI(jj); A((jj-1)*2+1,2)=yyI(jj); A((jj-1)*2+1,3)=1; A((jj-1)*2+1,4)=0; A((jj-1)*2+1,5)=0; A((jj-1)*2+1,6)=0;
A((jj-1)*2+1,7)=-xxI(jj)*U((jj-1)*2+1); A((jj-1)*2+1,8)=-yyI(jj)*U((jj-1)*2+1); A((jj-1)*2+2,1)=0; A((jj-1)*2+2,2)=0; A((jj-1)*2+2,3)=0;
A((jj-1)*2+2,4)=xxI(jj); A((jj-1)*2+2,5)=yyI(jj); A((jj-1)*2+2,6)=1;
A((jj-1)*2+2,7)=-xxI(jj)*U((jj-1)*2+2); A((jj-1)*2+2,8)=-yyI(jj)*U((jj-1)*2+2); end B=A'; E=B*A; F=inv(E); H=F*B*U'
范文.