对偶四元数在未知几何结构目标位姿确定中的应用

本文主要探讨了"基于对偶四元数的未知几何结构的目标的位姿确定"这一主题，由冯国虎和吴文启两位作者针对国防科技大学机电工程与自动化学院的研究。摄影测量中，精确确定目标体坐标系与相机坐标系之间的相对位置和姿态是一项关键任务，特别是当目标物体的几何特征未知时，这需要额外估计其尺寸。文章选择单摄像机作为观测设备，因为它的经济性、易用性和可靠性使得它在实际应用中占据优势。 作者们采用对偶四元数来描述目标体和相机坐标系之间的变换，这是因为对偶四元数能同时处理旋转和平移，避免了传统四元数或方向余弦阵在表示刚体一般运动时可能出现的变换断裂问题。通过对偶四元数，他们能够在处理非线性的目标三维特征投影到二维图像的过程时，更准确地估计目标的位置、姿态以及运动状态，包括线速度和角速度。 本文的核心方法是建立一个扩展卡尔曼滤波器，将图像二维坐标作为观测值，将目标位置、姿态、运动状态以及未知的几何特性作为状态变量。通过这种方式，他们能够有效地融合和解析位移和转动信息，减少了对目标几何尺寸精确描述的依赖，为摄影测量中的目标定位提供了一个实用的工程解决方案。 文章的关键点包括单目视觉技术的应用，对偶四元数的优势，以及如何结合扩展卡尔曼滤波进行数据处理。研究结果通过仿真实验验证，显示出估计值与真实值的一致性，证明了这种方法的有效性和实用性。因此，本文对于机器人、计算机视觉、摄影测量等领域具有重要的理论和应用价值。感兴趣的读者可以在《中国科技论文在线》找到原文，链接为<http://www.paper.edu.cn>，并查阅中图分类号U666.1的相关内容。