CN106959051B - 基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其包括以下步骤：提供一武器瞄准系统，所述武器瞄准系统包括眼镜和瞄准器构成，眼镜与瞄准器之间通过有线或无线的方式进行通讯连接；由眼镜完成空间感知定位，戴着眼镜行走一段时间，从而增量还原出周边环境的3D地图；同时眼镜的主控部分对瞄准器发送来的图像进行解析，从图像推算得到瞄准器的视角，进而根据图像深度信息推算出瞄准器的粗略位置；后续的移动过程中，眼镜对瞄准器的定位信息保持实时跟踪，再结合其他传感器信息，通过多次迭代计算，缩减测量误差，提高定位精度。与现有技术相比，本发明可自动完成校准，且能保持实时校准。
Description
技术领域
本发明属于自动化瞄准领域，具体涉及一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法。
背景技术
现有的武器瞄准系统一般包括眼镜和瞄准器构成，眼镜与瞄准器之间可以通过有线或无线的方式进行通讯连接。为了保证武器瞄准系统能够正常工作，需要保证眼镜与瞄准器能够快速配对且不受干扰。眼镜与瞄准器在使用前必须先进行快速校准，校准的目的是：
a)传感器的初始值以及传感器之间相对位置关系的标定，以便实施空间感知定位；
b)使眼镜上看到的瞄准器的瞄准点与实际瞄准器的瞄准点保持一致，以保证有效射击精度。
现有的技术存在以下缺点：通常需要进行手动联合校准，缺少自动化能力，存在误差累积问题，当误差累积一段时间后，必须重新校准。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法。
本发明采用以下技术方案：一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：提供一武器瞄准系统，所述武器瞄准系统包括眼镜和瞄准器，眼镜与瞄准器之间通过有线或无线的方式进行通讯连接；S2：由眼镜完成空间感知定位，戴着眼镜行走一段时间，增量还原出周边环境的3D地图；S3：瞄准器采集图像信息、深度信息和姿态信息，通过通讯模块发送给眼镜；S4：眼镜的主控部分对瞄准器发送来的图像进行解析，从图像推算得到瞄准器的视角；S5：眼镜的主控部分根据图像深度信息推算出瞄准器的位置；S6：在眼镜上投射或显示瞄准器的瞄准点或虚拟弹道射线；S7：后续的移动过程中，眼镜对瞄准器的定位信息保持实时跟踪，再结合其他传感器信息，通过多次迭代计算，缩减测量误差，提高定位精度。
较佳的，眼镜和瞄准器出厂前需要按照行业标准分别完成各自的校准。
进一步的，S5中推算出来的是瞄准器中轴线在眼镜所构建的三维空间中的位置和姿态，中轴线的延长线在以眼镜为视角的图像表面上的投影就是当前瞄准点，这个点将在眼镜上显示为红色十字星。
与现有技术相比，本发明的误差不仅不会累积，而且还会随着样本增加而逐渐缩小，而且还能保持校准实时更新；本发明的校准方法并不采用常规校准方法，而是另辟蹊径，借助于空间感知定位技术来完成校准，这是一种新的面向未来的校准方法，特别适用于没有先验信息、需要自主定位、自我校准的场合。
附图说明
图1为眼镜构造的三维空间。
图2为图1在眼镜视角图像上的投影图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。
本发明提供一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其包括以下步骤：
S1：提供一武器瞄准系统，所述武器瞄准系统包括眼镜和瞄准器，眼镜与瞄准器之间通过有线或无线的方式进行通讯连接；
S2：由眼镜完成空间感知定位，戴着眼镜行走一段时间，增量还原出周边环境的3D地图；
S3：瞄准器采集图像信息、深度信息和姿态信息，通过通讯模块发送给眼镜；
S4：眼镜的主控部分对瞄准器发送来的图像进行解析，从图像推算得到瞄准器的视角；
S5：眼镜的主控部分根据图像深度信息推算出瞄准器的位置；
S6：在眼镜上投射或显示瞄准器的瞄准点或虚拟弹道射线；
S7：后续的移动过程中，眼镜对瞄准器的定位信息保持实时跟踪，再结合其他传感器信息，通过多次迭代计算，缩减测量误差，提高定位精度。
武器瞄准系统需要知道自己在现实世界的位置与姿态（定位），观察者视角的精确位置和方向，以及现实世界的三维结构（地图构建），才能够：
对于模拟训练或游戏类的应用场景，在三维空间中的正确位置摆放上虚拟物体，并反算出应该在什么位置显示怎样的图像；
对于军事实战的应用场景，实现瞄准器的中轴线在三维空间中的姿态计算，以及在眼镜视角图像上的投影（如图1、2所示，其中图1为眼镜构造的三维空间，图2为在眼镜视角图像上的投影）。
空间感知定位技术是通过各种传感器（例如：激光雷达——提供深度信息，光学摄像头——提供图像信息，深度摄像头——提供深度信息，惯性传感器——提供姿态信息）的融合，再加上计算机视觉或机器人学中的SLAM技术，可实现设备在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和环境信息解算出设备自己在三维空间中的精确位置，同时在自身定位的基础上增量式地将周围的三维地图实时重建。空间感知过程需要实时完成，使设备穿戴者感觉不到延时。而且，随着外部采集信息的不断增加，通过多次迭代计算后，位置精度还将得到进一步提升。
一般而言，空间感知定位技术至少需要包含以下3个步骤：
物体表面解析和跟踪
SLAM三维重构和自身定位
传感器融合以提高SLAM精度
采用本发明的校准方法，可自动化完成校准，且能保持实时校准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：提供一武器瞄准系统，所述武器瞄准系统包括眼镜和瞄准器，眼镜与瞄准器之间通过有线或无线的方式进行通讯连接；
S2：由眼镜完成空间感知定位，戴着眼镜行走一段时间，增量还原出周边环境的3D地图；
S3：瞄准器采集光学摄像头提供的图像信息、激光雷达和深度摄像头提供的深度信息和惯性传感器提供的姿态信息，通过通讯模块发送给眼镜；
S4：眼镜的主控部分对瞄准器发送来的图像进行解析，从图像推算得到瞄准器的视角；
S5：眼镜的主控部分根据图像深度信息推算出瞄准器的位置；
S6：在眼镜上投射或显示瞄准器的瞄准点或虚拟弹道射线；
S7：后续的移动过程中，眼镜对瞄准器的定位信息保持实时跟踪，再结合其他传感器信息，通过多次迭代计算，缩减测量误差，提高定位精度。
2.根据权利要求1所述的基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其特征在于：眼镜和瞄准器出厂前需要按照行业标准分别完成各自的校准。
3.根据权利要求1所述的基于空间感知定位技术的武器瞄准系统的自动化校准方法，其特征在于：S5中推算出来的是瞄准器中轴线在眼镜所构建的三维空间中的位置和姿态，中轴线的延长线在以眼镜为视角的图像表面上的投影就是当前瞄准点，这个点在眼镜上显示为红色十字星。
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