超声电机驱动的目标跟踪定位系统研究

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视频目标跟踪定位的研究是目前计算机视觉领域的热点,随着计算机技术和相应的自动控制技术的发展,将目标跟踪系统与相应的硬件结合扩大目标跟踪的跟踪范围,并对目标进行精确定位的研究越来越受到各大研究机构的重视。本文结合超声电机定位精度高、重量轻、低速大扭矩以及不需要减速机构即可直接驱动负载等特点,对超声电机驱动的目标跟踪系统进行了研究。并详细分析了其目标跟踪定位机理。该系统具有精度高、响应快、结构紧凑、集成度高、稳定性好等特点。主要完成的阶段性工作如下:1、对目标跟踪系统的国内外的发展现状进行了分析总结,通过比较和介绍各种算法的特点及使用场合,确定TLD算法为本系统的跟踪算法;同时分析了超声电机的特点及目前在目标跟踪中的研究发展现状,认为将超声电机应用在目标跟踪系统中可以实现高精度、小型化、快响应的目标跟踪和定位。2、根据运动目标跟踪定位系统的特点在三维坐标系下建立了本系统跟踪定位模型,得出在该模型下的目标位置方程,应用齐次坐标变换法将目标所在的跟踪坐标系下的坐标值转换到大地坐标系下。并且对影响跟踪定位精度的因素进行了分析,得出影响定位精度的主要因素。3、从系统总体的设计要求出发,提出了系统的总体方案。并根据该方案完成了相应的总体硬件结构的设计。该部分主要包括跟踪系统的总体设计、跟踪系统机械结构设计、摄像机选型以及超声电机双路驱动器设计。4、根据系统设计方案的要求,结合OpenCV视觉库对目标跟踪定位系统的软件部分进行了详细的设计。该软件系统主要包括基于OpenCV的TLD算法的扩展和相应超声电机双路驱动器的软件设计,使系统能够同时驱动两路超声电机工作。5、搭建了目标跟踪定位系统的实验平台,并对该平台进行实验测试。实验内容包括上位机图像处理软件的调试、超声电机双路驱动器的输出信号的调试以及目标跟踪的实验等。
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