提出一种分段式位姿测量方法和系统的实现方案。利用柱面镜线阵相机的成像方程为远段图像测量子系统构建线性三维坐标测量模型,并利用最小化物方空间误差方法标定各线阵相机的外部参数。针对近段图像测量子系统的单目位姿测量问题,提出一种基于线性初始解的迭代位姿优化方法。实验结果表明,在5~35 m的视距变化范围内,系统可实现小于0.5%的相对位置测量精度和低于40 mm的方均根误差;在5 m以内的视距范围内,可实现小于1°的姿态测量误差,能够满足大视距位姿测量的任务需求。

描述了一种应用于微小型光学导引头视场下偏角标定的方法,通过获得导引头绕自身回转轴线转动时拍摄的固定靶标图像计算不同旋转角度时导引头中心视线落点和摄像机坐标系原点在世界坐标系下的坐标,以拟合获得的这2组点的分布建立空间几何关系进而得出下偏角。给出了3组实验数据,分别检验该方法的标定误差、实际所需的采样点数并给出了实际工作中的应用效果。实验表明该方法可以快速标定导引头系统的下偏角,其标定绝对误差小于0.10°。

为了获取在风洞实验中运动物体的位姿变化，提出了一种融合物体表面三维形貌信息的单相机视觉位姿测量方法。该方法以多点透视成像原理作为求解物体位姿变化的基础，以物体的图像特征角点作为特征点，并利用物体表面三维形貌模型信息获得特征点的三维坐标。通过实验完成了该测量方法的精度验证，在400　mm 的观察距离上，位移平均测量误差为0.03　mm，均方根误差为0.234　mm； 俯仰角、偏航角与滚转角的平均误差分别为0.08°、0.1°与0.09°，均方根误差分别为0.485°、0.312°与0.442°。实验结果表明该方法有可用于实用的测量精度。

本文对基于压缩感知的压缩域目标跟踪算法进行了研究，为满足特定的应用场合要求，针对原算法的不足进行了改进，同时基于小型化低成本目标位置探测器设计思想及需求，设计并实现了以TMS320DM6437数字信号处理器为核心的实时图像跟踪处理平台，对算法在该DSP平台进行了实现与优化。仿真和实验结果表明，经过结合卡尔曼滤波器、融合LBP特征以及添加自适应学习速率更新策略等措施，算法的鲁棒性得到提高；对算法在DSP中的实现，经过一系列优化措施，对分辨率为960×960的视频图像，当取目标窗口为80×80时，处理速度可达25 f/s，能够满足实时性跟踪要求。系统能够对选定的运动目标进行连续、稳定地跟踪，能够满足特定应用场合下的目标位置探测与跟踪需求，具有一定的实用性，同时也对该类目标跟踪方法在嵌入式平台的研究与应用具有一定的参考价值。

多相机系统的标定是立体视觉测量中的一个重要问题。而当各相机间公共视场较小或无公共视场时, 标定参照物不能同时出现在所有相机的公共视场, 因此无法求解系统中多相机的相对位置关系。针对该类问题, 论文在二维靶标标定法的基础上, 提出了一种基于两轴转台的无公共视场相机位置关系的求解方法。将待标定系统固定在转台上, 利用转台转动确定靶标坐标系与转台坐标系之间的相对关系; 通过转动转台使二维靶标依次进入每个相机视场以分别确定转动后每个相机在靶标坐标系中的位置, 并记录转动的角度; 最后, 结合靶标坐标系与转台坐标系关系, 求解各相机之间的相对位置关系。实验结果表明, 该方法具有可操作性, 解算误差在0.5%以内, 可较准确地确定多个光轴之间角度较大的非共视场相机位置关系。