本课题来自一个射击训练系统项目。射击时,枪上带有激光瞄准,需要知道靶标上激光点的位置,用来校正实际打枪时的位置。并且由于靶标也会移动,所以需要知道其姿态信息。整个模型可以用单目位姿测量系统来模拟。　　 位姿测量即位置与姿态测量,是现代控制、导航等许多领域研究的一个重要课题。计算机视觉位姿测量系统在工业和工程中得到了广泛的重视和应用,例如在航天器近距离对接、大型工件现场安装过程中.在位姿测量技术中,单目视觉测量具有非接触、结构简单、标定步骤少等优点。同时该技术避免了多传感器测量中视场小,全局标定过程复杂等不足,因此越来越受到关注。　　 本文详细讨论单目视觉位姿测量系统组成原理,包括摄像机标定,单目视觉位姿空间坐标测量问题(PNP问题)和目标位姿变化描述。系统采用基于4个共面特征点的三维坐标线性求解方法(P4P),并且基于测量出的坐标结果研究确定了系统中的位姿描述方法。文中所有仿真实验均借助OpenCV的图像数据库平台,给编程带来了便利。本文设计的算法坐标误差精度最高仅限于0.03mm以内,为后续实验打下了良好的基础。　　 所谓目标中心定位,就是运用图像处理的方法对从拍摄到的带有激光光斑的照片进行光斑定位。系统中对于光斑定位常用到的两种算法进行了介绍:重心法与最小二乘圆拟合法。实验中对两种算法计算一幅图片的时间进行了比较,均在14～16ms之间,并且有最小二乘法比重心法用时短的结论.同时,这两种中心定位算法的精度也是很高的。结果表明两种算法的误差都不会超过0.2116mm.　　 为了区分目标上分别属于不同系统的特征点韵情况,提出了一种基于不同几何形状目标中心点定位的算法:先进行区域分割,再用Harris角点检测算法计算特征点。相对于原始Harris算法、改进的Harris和SIFT算法,本文算法不但提高了检测效率,也提高了检测正确率。中心点检测的误差可以达到0.1164mm。　　 关键诃:单目视觉;位姿测量;特征点中心定位;Harris角点检测