一种空间圆形目标俯仰角的测量方法＊

刘 磊，赵志敏

（南京航空航天大学 理学院，江苏 南京 211106）

引 言

在计算机视觉领域内，空间目标的位置和姿态是非常关键的参数，尤其是在视觉导航、目标识别以及人机交互等方面［1，2］。圆是物体的基本几何形状，在许多自然景物和人造物体中大量存在，并且圆形是一种几何特征明显且容易识别的形状，在图像处理中有着其它几何形状无法比拟的优点。圆形特征已经被应用在各种机器视觉相关的领域［3］。例如，使用圆形标志来进行移动机器人位置的精确估计，使用圆形标志物来进行三维物体的识别，以及使用圆形表面轮廓来进行目标的三维姿态估计等［4］。

作为姿态角的一种，俯仰角在许多领域起着重要作用。在火箭发射过程中，火箭的俯仰角等姿态参数是反映火箭飞行状态的重要参数，对于分析火箭的运动状态等有着重要的价值［5］。无人机及其它飞行器在飞行及着陆的过程中，也需要实时估计其姿态角等参数［6，7］。在头盔瞄准具中，射击目标的位置是依靠头部的运动来确定的，头部的俯仰角等姿态角测量，关系到射击的命中率［8］。而在计算机视觉领域，通过摄像测量获得距离等参数已经应用于汽车自动测距等，而摄像机的俯仰角参数直接影响着所测距离的精确度［9］。对于空间圆形目标的姿态角，国内外已经开始了相关研究。Safaee－Rad等人［4］使用几何分析的方法，提出了一种圆形目标的三维定位问题的闭合分析解。魏振中［3，10］等人研究了中心畸变误差及空间圆姿态识别二义性的消除问题。……