针对长距离时外参数标定实际操作难度较大，本文将标定靶杆作为外参数标定的媒介，而后采用双目交会方法进行相关精度验证。通过分析标定靶杆上合作标志物的世界基准坐标系坐标误差对相机内外参数的影响，从而确定最终双目交会时对实测合作目标的世界基准坐标系的影响。实验结果表明，为了使得合作标志物的测量坐标在项目要求的10 mm 精度范围之内，标定杆上合作目标的大地测量X 轴坐标精度须在0.621 9 mm 以内，Y 轴上坐标精度为13.341 2 mm，Z 轴坐标误差为0.729 1 mm。

为了满足姿态测量时对椭圆合作目标的高精度定位要求, 提出了一种基于灰度导数加权的椭圆拟合算法(WGG)。首先, 在进行预处理之后的二值图像上提取初始边缘点, 采用简单的代数拟合方法得到椭圆参数; 其次, 考虑二值化过程中的不确定因素会对提取边界点带来干扰, 根据原始图像中边缘灰度的渐变性, 利用边缘点的灰度导数值对其进行高斯函数拟合; 最后, 求取每一个边缘点的正交相切点, 并构造优化目标函数求取椭圆最优参数。实验结果表明, 对测试图像提取出来的椭圆拟合误差能达到0.013像素以内, 与真实值点的平均误差为0.017像素, 真实图像中椭圆的平均拟合误差为0.0086像素。对于不同的外界环境该方法都能获得更精确的亚像素边缘和椭圆中心, 具有很高的精确性和鲁棒性。

为了更精确地对飞机姿态进行交会测量, 提出了一种新的外参数标定装置来获得相机参数。首先通过高精度全站仪获得标定杆上圆形标记点在世界基准坐标系下的坐标, 然后通过摄像测量仪采集标定杆图像, 对其进行高精度椭圆拟合得到标记点在像素坐标系下的坐标, 在已知相机内参数的情况下求解世界基准坐标系到相机坐标系的旋转矩阵和平移向量。已知距离标记点验证实验结果表明: 相邻点间平均距离误差为0.1288mm, 具有较好的易操作性和标定精度。

为解决姿态剧烈变化的火箭目标跟踪问题, 提出了一种新的基于纹理特征的跟踪方法。相对于传统的模板匹配方法, 这种方法能对助推器和子级分离的捆绑式运载火箭进行跟踪。在对火箭目标特性进行分析的基础上, 采用局部二值化模式(LBP)纹理特征结合Hu不变矩特征描述进行跟踪。跟踪过程中特征匹配采用简单的相似性度量准则, 实时模板更新算法为加权更新。测试结果表明, 这种方法对发生位移、旋转和尺度变化的火箭目标同样具有比较好的跟踪效果。