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双目视差数字式测距仪信号处理系统

作　者: 叶伟强
导　师: 黄战华
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 测距仪 双目视差 归一化相关系数 CPLD ARM嵌入式控制系统
分类号: TH761.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 113次
引　用: 2次
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内容摘要


测距仪应用在距离测量和目标方位的确定上,不仅在常规的河道测量、建筑施工和线缆的铺设上而且在军事打击目标的确定,车辆防碰撞,机器人视觉等前沿科技上也有广泛的使用。本文在分析了现有的一些测距方法的优点及不足后,选择了双目视差作为测距系统的基本理论。基于双目视差的数字式测距仪是被动式、非接触测距仪,与主动式测距仪相比,无需发射信号,只被动接受信号,因此不易暴露己方目标,不接触被测物体,不影响被测物体性状,可重复测量;与传统的双目视差测距工具相比、自动匹配、自动测量,无须手工测算,具有快速、可靠性高的优点,在测距为500~6000m之间,其理论精度可达1%。本文对基于双目视差的数字式测距仪的原理、研制方案和实验等方面进行了系统的研究,完成的主要工作有:1、通过分析双目视差的原理,研究了系统结构参数与测量范围和精度的关系,在前期的基础上,改进设计了测距仪的结构设计。2、完成了基于双目视差的数字式测距仪的数据采集电路,包括CCD驱动电路与信号放大与滤波单元,信号数字化单元与缓存单元,系统控制以及数据处理控制电路。3、完成了上位机控制程序和数据处理的嵌入式软件设计。4、搭建了系统并进行了测试实验,通过对实验结果的分析,在实时性上和测量精度上对系统的硬件电路和数据处理算法进行验证。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-10
  1.1 双目视差测距仪技术发展现状  7-8
  1.2 双目视差数字式测距仪应用前景  8-9
    1.2.1 几种主要测距法的优缺点比较  8-9
    1.2.2 双目视差测距仪应用领域  9
  1.3 课题主要研究内容及完成的工作  9-10
第二章 双目视差数字式测距仪系统方案设计  10-19
  2.1 双目视差测距仪的系统原理  10-13
    2.1.1 系统结构参数与测量范围、精度  11-12
    2.1.2 几种主要测距法的优缺点比较  12-13
  2.2 光学系统的参数设计  13-16
    2.2.1 光学系统设计  13-15
    2.2.2 弥散斑与畸变  15-16
  2.3 测距仪机械结构设计  16-18
  2.4 电子控制系统设计  18-19
第三章 测距仪的数字信号采集  19-33
  3.1 信号采集系统总体方案设计  19
  3.2 传感系统方案设计  19-24
    3.2.1 CCD工作原理  20
    3.2.2 TCD1501D驱动电路设计  20-24
  3.3 信号的放大与滤波电路  24-25
  3.4 A/D与缓存单元设计  25-28
    3.4.1 A/D模数转换电路  25-27
    3.4.2 双口SRAM接口电路  27-28
  3.5 ARM控制器及其外围接口电路  28-33
    3.5.1 ARM控制芯片简介  28-29
    3.5.2 与CPLD接口电路  29-30
    3.5.3 ARM对输入信号的读写控制  30
    3.5.4 数码显示模块  30-31
    3.5.5 与上位机的通讯接口电路  31-33
第四章 测距仪软件系统设计  33-47
  4.1 嵌入式软件设计  33-39
    4.1.1 上位机通讯模块  34-38
    4.1.2 数据处理模块  38-39
  4.2 上位机控制程序  39-43
    4.2.1 上位机控制命令  40-41
    4.2.2 采样频率及积分时间设置模块  41-43
  4.3 信号波形特征分析  43-44
  4.4 搜索与匹配  44-47
第五章 实验结果与分析  47-62
  5.1 影响测量精度因素的分析与处理方法  47-50
    5.1.1 光轴不平行  47-49
    5.1.2 噪声因素  49
    5.1.3 多义性造成的误匹配  49-50
  5.2 数据匹配实验及分析  50-59
    5.2.1 串口数据传输  50-51
    5.2.2 匹配窗口的选定  51-53
    5.2.3 环境噪声对匹配结果的影响  53-58
    5.2.4 目标上有周期性细节  58-59
  5.3 实验系统结构  59-60
  5.4 总结与展望  60-62
    5.4.1 工作总结  60-61
    5.4.2 展望  61-62
参考文献  62-64
攻读硕士期间发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 地球科学仪器 > 测绘仪器 > 测距仪
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