游江，唐力伟，邓士杰

(军械工程学院火炮工程系，河北石家庄050003)

机器视觉空间目标姿态自动测量方法研究

游江，唐力伟，邓士杰

(军械工程学院火炮工程系，河北石家庄050003)

针对空间目标姿态测量问题，提出基于机器视觉的空间目标姿态自动测量方法，并对其中较为关键的目标靶自动分割及特征点自动排序问题进行研究。首先改进圆形目标靶的设计，通过设置区域面积及矩形度阈值，实现目标靶的自动分割，并提出基于向量夹角的圆心点阵顺序排序法，实现特征点准确快速地自动排序，最终基于张正友标定法，完成相机标定，获取目标靶在相机坐标系下的旋转矩阵，进而计算目标靶的空间姿态变化。实验结果验证:姿态解算的最大相对误差≤3%，整个姿态解算过程自动化程度较高，平均耗时2.026 s，能够满足工程测试需要。关键词:机器视觉;自动分割;自动排序;向量夹角;姿态测试;

0 引言

随着科技的发展进步，常需要测量空间目标的姿态变化。目前在工程测试领域，按照测试性质主要分为机械测量法［1］、电测量法［2］和光学测量法［3］。其中机械测量法和电测量法较为简单方便，但均为接触式测量，测量效率低，精度较差［4］，特别是在冲击较大的场合，测量结果存在较大误差，并且传统的姿态测量设备和技术在精度、效率及自动化程度上存在局限性［5］。

随着机器视觉技术的发展，由于其具有高精度、非接触、响应快、稳定性好、操作方便灵活等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造，精密测量等领域［6］。……