CN117516481B - 一种动态图像交会测量方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种动态图像交会测量方法与装置,属于兵器靶场视觉测量领域。本发明通过多项式拟合建立采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴的偏移角度关系，采用图像识别技术分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，调整图像采集装置视场，实现对弹体目标进入视场后直至落地整个飞行过程的动态图像采集记录存储；通过采集时刻同步第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像，结合第一图像采集装置和第二图像采集装置的采集记录信息，采用前方交会的方式实现对弹体目标在进入视场后直至落地整个飞行过程中任意图像采集时刻的位置坐标、速度和俯仰角进行高精度测量。

Description

一种动态图像交会测量方法与装置

技术领域

本发明涉及一种动态图像交会测量方法与装置，属于兵器靶场视觉测量领域。

背景技术

子母弹用于对付集群目标，作为大纵深、大面积的压制兵器，其射击效力主要由子弹落点的分布和散布特性决定。而子弹落点的分布和散布取决于母弹开舱点的位置、速度以及俯仰角。由于母弹飞行速度较快且在空中进行开舱，空中缺少参考物，因此很难确定母弹在空中准确的开舱坐标位置以及开仓时的速度和俯仰角。

传统解决方案为使用一台或多台光电经纬仪跟踪母弹轨迹获取开舱点附近的图像，从而推算开舱点的位置及速度。这种方案可以测量母弹在空中实时位置，但是其采样频率低，因此测量高速运动的母弹开舱点的位置精度较低，同时其结构复杂，体积庞大。

随着武器视觉测量技术的发展，出现了中国发明专利《两个高速摄像机测量开舱点位置的方法及装置》对子母弹开舱测量进行了改进，改进方案用到了前方交会方法，为了便与理解改进方案，先介绍前方交会测量原理。

已知观测点A坐标和观测B坐标，前方交会测量未知目标点P坐标。AP连线在过A点的水平面上投影与AB连线在过A点的水平面上投影的夹角为水平角，BP连线在过B点的水平面上投影与BA连线在过B点的水平面上投影的夹角为水平角，AP连线与AP连线在过A点的水平面上投影的夹角为俯仰角和BP连线与BP连线在过A点的水平面上投影的夹角为俯仰角，然后按照如下步骤操作即可测出未知目标点P坐标。

（1）在观测点A和观测点B分别架设经纬仪甲、经纬仪乙，分别调平经纬仪甲、经纬仪乙后将两台经纬仪俯仰角清零。

（2）将经纬仪甲和经纬仪乙对瞄，然后将水平角清零。

（3）分别转动经纬仪甲和经纬仪乙瞄准位置目标点P，此时经纬仪甲的水平角读数即为，俯仰角读数为，经纬仪乙的的水平角读数即为，俯仰角读数为。

（4）将步骤（3）所测得4个角度和A，B两点位置坐标带入前方交会数学公式即可计算出未知目标点P坐标。

中国发明专利《两个高速摄像机测量开舱点位置的方法及装置》基于前方交会的测量原理，在两个固定位置分别架设两台高速摄像机瞄向预开舱位置，通过利用时统终端向两个高速摄像机提供同步脉冲信号与时间信息，在拍摄完成后再通过有线网络把图像传输至控制计算机进行图像交会测量出母弹开舱坐标。

此方案通过两个高速摄像机同时拍摄母弹在空中位置，然后再通过图像交会的方式解算出母弹开舱点的位置坐标。解决了传统光电经纬仪采样速度低无法准确测量母弹开仓位置坐标的问题，这无疑是技术进步，但是依旧存在以下几个问题需要改进：

（1）高速摄像机需要复杂的标定过程建立复杂的高速摄像机图像坐标系和世界坐标系的关系式，才能求解出母弹开仓点位置坐标。

（2）只是测量了母弹开舱点的位置坐标，没有测量母弹在开舱点的速度和俯仰角，这两个参数对母弹开舱后子弹的抛撒分布非常重要。

（3）由于高速摄像机在拍摄时都固定瞄向预开舱位置，且两个高速摄像机固定不动，因此两个高速摄像机的公共视场也就固定了，只能测量弹体在公共视场范围内的坐标位置，弹体在公共视场外的区域坐标位置无法测量，进而也无法完成整个弹体飞行、开舱、落地的整个过程追踪、测量。

发明内容

针对现有的技术不足，本发明提供一种动态图像交会测量方法与装置，采用同步采集图像，结合动态识别跟踪技术和前方交会方式，实现对弹体目标在任意图像采集时刻的位置坐标、速度和俯仰角的高精度测量。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种动态图像交会测量方法，包括以下步骤：

S1：第一图像采集装置和第二图像采集装置分开距离架设在弹体目标预计运动轨迹同侧，靶标装置架设在弹体目标预计开舱点下方地面位置，第一图像采集装置与第二图像采集装置互瞄，使两者视场中心重合，使靶标装置的标识位于第一图像采集装置视场中心和第二图像采集装置视场中心，且成像清晰。

S2：通过多项式拟合获得第一图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系，并通过多项式拟合获得第二图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系。

S3：第一图像采集装置和第二图像采集装置水平方向顺时针同步转动，直至第二图像采集装置水平角为90°时停止转动，然后使弹体目标预计运动轨迹的高度位于第一图像采集装置视场和第二图像采集装置视场的垂直中心。

S4：第一图像采集装置实时采集图像，并记录存储图像、图像采集时刻，第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，转动第一图像采集装置，使弹体目标位于第一图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集记录存储。

第二图像采集装置实时采集图像，并记录存储图像、图像采集时刻，第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，转动第二图像采集装置，使弹体目标位于第二图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集记录存储。

S5：计算任意图像采集时刻的弹体目标位置坐标，实现对弹体目标的动态图像交会测量。

图像识别出弹体目标在图像采集时刻的第一图像采集装置所采集的采集图像中的像素坐标，计算出像素坐标与中心光轴偏移角度，结合第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，计算图像采集时刻第一图像采集装置前方交会水平观测角；第一图像采集装置前方交会俯仰观测角。

图像识别出弹体目标在图像采集时刻的第二图像采集装置所采集的采集图像中的像素坐标，计算出像素坐标与中心光轴偏移角度，结合第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，计算图像采集时刻第二图像采集装置前方交会水平观测角；第二图像采集装置前方交会俯仰观测角。

结合A点坐标，，B点坐标，计算出图像采集时刻的弹体目标位置坐标。

进一步，一种动态图像交会测量方法，在S5后还包括S6：计算任意图像采集时刻的弹体目标速度，

根据S5分别计算出弹体目标在任意相邻三个图像采集时刻，，的位置坐标，，，计算出弹体目标在图像采集时刻的速度；

进一步，一种动态图像交会测量方法在S4后还包括：

S7：计算任意图像采集时刻的弹体目标俯仰角。

图像识别计算弹体目标在第一图像采集装置的水平角为90°时的采集图像中的俯仰角，采用图像识别技术计算弹体目标在第二图像采集装置的水平角为90°时的采集图中俯仰角。然后通过线性插值方式获取任意图像采集时刻的弹体目标俯仰角。

-第一图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；

-第二图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；

-第一图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；

-第二图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；

-高速相机帧率；

-任意图像采集时刻；

-任意图像采集时刻弹体目标的俯仰角。

本发明还公开一种动态图像交会测量装置，基于所述一种动态图像交会测量方法实现。所述一种动态图像交会测量装置，包括第一图像采集装置、第二图像采集装置、控制测量装置和靶标装置。

第一图像采集装置和第二图像采集装置分开距离架设在弹体目标预计运动轨迹同侧，靶标装置架设在弹体目标预计开舱点下方地面位置；第一图像采集装置、第二图像采集装置、靶标装置与控制测量装置通过无线方式进行互相通信与数据传输。

第一图像采集装置和第二图像采集装置均包括：图像采集处理主机、光学瞄准镜、高速相机、电动二维转台。

光学瞄准镜固定在高速相机上方，光学瞄准镜光轴与高速相机光轴平行，并且与电动二维转台水平旋转中心轴处于同一垂直平面，高速相机固定在所述电动二维转台上，图像采集处理主机通过有线通信线缆分别连接所述电动二维转台和高速相机。

图像采集处理主机用于控制采集图像，并记录存储采集图像、图像采集时刻、电动二维转台在图像采集时刻的水平角和俯仰角，并根据上述信息计算下一次采集图像的电动二维转台的水平角和俯仰角，控制电动二维转台转动调整高速相机的采集图像视场进行下一次采集图像。

控制测量装置用于解算出弹体目标的位置坐标、速度和俯仰角。

靶标装置，其标识在第一图像采集装置和第二图像采集装置的视场内均能成清晰的图像，用于标定第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系。

有益效果：

（1）该方法与装置通过多项式拟合建立图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系，采用图像识别技术分别获得弹体目标在两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，调整图像采集装置视场，实现图像动态跟踪采集记录存储，不仅能够采集记录存储弹体目标在开舱时刻的图像，还实现了对弹体目标进入视场后直至落地整个飞行过程的图像采集记录存储。

（2）该方法与装置通过采集时刻同步第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集的图像，结合第一图像采集装置和第二图像采集装置的采集记录信息，采用前方交会的方式不仅可以计算测量出弹体目标在开舱时刻的位置坐标，还能够实现对弹体目标在进入视场后直至落地整个飞行过程中任意图像采集时刻的位置坐标进行计算测量。

（3）该方法与装置能够实现对弹体目标在进入视场后直至落地整个飞行过程中任意图像采集时刻的速度和俯仰角进行计算测量。

附图说明

图1为一种动态图像交会测量方法所应用的测量装置示意图；

图2为第一图像采集装置和第二图像采集装置示意图；

图3为图像采集主机组成示意图；

图4为靶标装置示意图；

图5为无线定位装置示意图；

图6为第一图像采集装置水平方向标定示意图；

图7为测量装置等待弹体发射进行图像交会示意图；

图8为弹体目标进入视场过程示意图；

图9为弹体目标开舱抛撒子弹过程示意图；

图10为弹体目标开舱后的飞行过程示意图；

图11为第一图像采集装置的前方交会观测角示意图；

图12为第二图像采集装置的前方交会观测角示意图；

图13为第一图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角示意图；

图14为第二图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角示意图；

图中，1-三脚架、2-调平机构、3-电动二维转台、4-高速相机、5-光学瞄准镜、6-图像采集处理主机、7-GNSS天线、8-无线定位设备、9-支撑杆、10-靶标幕布。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本实施例公开的一种动态图像交会测量方法所应用的测量装置包括：第一图像采集装置、第二图像采集装置、控制测量装置和靶标装置。

如图1所示，第一图像采集装置和第二图像采集装置分开距离架设在弹体目标预计运动轨迹同侧，靶标装置架设在弹体目标预计开舱点下方地面位置；第一图像采集装置、第二图像采集装置、靶标装置与控制测量装置通过无线方式进行互相通信与数据传输。

如图2所示，第一图像采集装置和第二图像采集装置均包括：三脚架、调平机构、电动二维转台、高速相机、光学瞄准镜、图像采集处理主机、GNSS天线。

光学瞄准镜固定在高速相机上方，光学瞄准镜光轴与高速相机光轴平行，并且与电动二维转台水平旋转中心轴处于同一垂直平面，高速相机固定在电动二维转台上，电动二维转台固定在调平机构上，图像采集处理主机通过有线通信线缆分别连接电动二维转台和高速相机。

如图3所示，图像采集处理主机包括高性能处理模块、GNSS卫星定位授时模块、无线通信模块、存储模块、输入模块和显示模块。

高性能处理模块，根据输入模块输入信息控制电动二维转台水平转动到指定的水平角、垂直转动到指定俯仰角，并将水平角和俯仰角信息在显示模块上显示。

高性能处理模块，通过无线通信模块接收控制测量装置发送的触发采集指令，开始控制高速相机实时采集图像，通过存储模块记录存储采集图像，通过GNSS卫星定位授时模块获得图像采集时刻，获得所述电动二维转台在图像采集时刻的水平角和俯仰角，并根据上述信息计算下一次采集图像的电动二维转台的水平角和俯仰角，控制电动二维转台水平转动和垂直转动调整高速相机的采集图像视场进行下一次采集图像，如此循环直至接收到控制测量装置发送的停止采集指令，将所有记录存储信息和通过GNSS卫星定位授时模块获得的位置坐标回传至控制测量装置。

靶标装置用于标定第一图像采集装置和第二图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系。

如图4所示，靶标装置包括三角架、调平机构、无线定位设备、支撑杆、靶标幕布、GNSS天线。靶标幕布上有特征标识均能在第一图像采集装置和所述第二图像采集装置的视场内成清晰的图像。

如图5所示，无线定位设备由GNSS卫星定位模块、嵌入式控制器、电源模块、无线模块、按键以及显示模块组成。

嵌入式控制器通过串口连接GNSS卫星定位模块，通过网口连接无线模块，通过IO连接按键和显示模块。

控制测量装置经过数据处理解算出弹体目标的位置坐标、速度和俯仰角。控制测量装置由触发设备、无线通信设备和计算机组成，计算机通过高速PCI总线IO板卡连接触发设备，通过网口连接无线通信设备。

一种动态图像交会测量方法，实现步骤如下:

S1：第一图像采集装置和第二图像采集装置分开距离架设在弹体预计运动轨迹同侧，靶标装置架设在弹体预计开舱点下方地面位置，分别将第一图像采集装置、第二图像采集装置和靶标装置调至水平；第一图像采集装置与第二图像采集装置通过其光学瞄准镜互瞄，转动第一图像采集装置调整其视场，转动第二图像采集装置调整其视场，使第一图像采集装置视场中心与第二图像采集装置视场中心重合。

S2：第一图像采集装置、第二图像采集装置和靶标装置相互通信，使第一图像采集装置和第二图像采集装置都获得第一图像采集装置所在A点位置坐标，第二图像采集装置所在B点位置坐标，靶标装置所在C点位置坐标，并计算出AC与AB连线的夹角和BC与BA连线的夹角。

第一图像采集装置逆时针水平转动，第二图像采集装置顺时针水平转动，第一图像采集装置垂直转动和第二图像采集装置垂直转动，使靶标装置的标识位于第一图像采集装置视场中心和第二图像采集装置视场中心，且成像清晰。

S3：第一图像采集装置进行标定，通过多项式拟合获得第一图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系：

-第一图像采集装置所采集图像像素水平坐标与中心光轴的水平方向偏移角度；

-第一图像采集装置所采集图像像素水平坐标；

-一组多项式拟合系数；

-第一图像采集装置所采集图像像素垂直坐标与中心光轴的垂直方向偏移角度；

-第一图像采集装置所采集图像像素垂直坐标；

-一组多项式拟合系数。

S3.1：第一图像采集装置水平方向标定：

如图6所示，靶标装置的标识在第一图像采集装置视场中心，第一图像采集装置采集图像，获得当前靶标装置的标识在采集图像中的像素水平坐标和其像素水平坐标与中心光轴水平方向偏移角度数据；然后，保持第一图像采集装置俯仰角不变，第一图像采集装置每水平向右转动γ角后进行一次采集图像，直到靶标装置的标识脱离第一图像采集装置视场，获得靶标装置的标识在第一图像采集装置每次水平向转动γ角后所采集的各个图像中的像素水平坐标，能够得到若干组靶标装置的标识在采集图像中的像素水平坐标和其像素水平坐标与中心光轴水平方向偏移角度数据，第一次水平转动γ角后得到，第二次水平转动γ角后得到，...

第一图像采集装置水平向左旋转，使靶标装置的标识在第一图像采集装置视场中心，第一图像采集装置每水平向左转动γ角后进行一次采集图像，直到靶标装置的标识脱离第一图像采集装置视场，获得靶标装置的标识在第一图像采集装置每次水平向左转动γ角后所采集的各个图像中的像素水平坐标，能够得到若干组靶标装置的标识在采集图像中的像素水平坐标和其像素水平坐标与中心光轴水平方向偏移角度数据，第一次水平转动γ角度后得到，第二次水平转动γ角度后得到，...

对得到的各组靶标装置的标识在采集图像中的像素水平坐标和其像素水平坐标与中心光轴水平方向偏移角度数据进行多项式拟合，得到图像像素水平坐标和其像素水平坐标与中心光轴水平方向偏移角度的关系：

S3.2：第一图像采集装置垂直方向标定：

靶标装置的标识在第一图像采集装置视场中心，第一图像采集装置采集图像，获得当前靶标装置的标识在采集图像中的像素垂直坐标和其像素垂直坐标与中心光轴垂直方向偏移角度数据；然后保持第一图像采集装置水平角不变，第一图像采集装置每垂直向上转动γ角后进行一次采集图像，直到靶标装置的标识脱离第一图像采集装置视场，获得靶标装置的标识在第一图像采集装置每次垂直向上转动γ角后所采集的各个图像中的像素垂直坐标，能够得到若干组靶标装置的标识在采集图像中的像素垂直坐标和其像素垂直坐标与中心光轴垂直方向偏移角度数据，第一次垂直转动γ角后得到，第二次垂直转动γ角后得到，...

第一图像采集装置垂直向下旋转，使靶标装置的标识在第一图像采集装置视场中心，第一图像采集装置每垂直向下转动γ角后进行一次采集图像，直到靶标装置的标识脱离第一图像采集装置视场，获得靶标装置的标识在第一图像采集装置每次垂直向下转动γ角后所采集的各个图像中的像素垂直坐标，能够得到若干组靶标装置的标识在采集图像中的像素垂直坐标和其像素垂直坐标与中心光轴垂直方向偏移角度数据，第一次垂直转动γ角后得到，第二次垂直转动γ角后得到，...

对得到的各组靶标装置的标识在采集图像中的像素垂直坐标和其像素垂直坐标与中心光轴垂直方向偏移角度数据进行多项式拟合，得到图像水平方向上像素与和中心光轴水平方向偏移角度的关系：

S4：按照S3的方式对第二图像采集装置进行标定，通过多项式拟合获得第二图像采集装置采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系：

-第二图像采集装置所采集图像像素水平坐标与中心光轴的水平方向偏移角度；

-第二图像采集装置所采集图像像素水平坐标；

-一组多项式拟合系数；

-第二图像采集装置所采集图像像素垂直坐标与中心光轴的垂直方向偏移角度；

-第二图像采集装置所采集图像像素垂直坐标；

-一组多项式拟合系数。

S5：第一图像采集装置和第二图像采集装置水平方向顺时针同步旋转，直至第二图像采集装置水平角为90°时停止转动，此时第二图像采集装置采集图像视场为正前方；然后第一图像采集装置和第二图像采集装置垂直转动，使弹体预计运动轨迹的高度位于第一图像采集装置视场和第二图像采集装置视场的垂直中心，等待弹体发射进行图像交会，如图7所示。

S6：弹体发射时，控制测量装置给第一图像采集装置和第二图像采集装置发送触发采集指令。

第一图像采集装置接收到触发采集指令后开始实时采集图像，并记录存储图像、图像采集的时刻，第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，再根据公式（1）获得到对应的像素坐标与中心光轴偏移角度，计算像素坐标与中心光轴偏移角度水平方向变化量和垂直方向变化量，并水平转动像素坐标与中心光轴偏移角度水平方向变化量和垂直转动像素坐标与中心光轴偏移角度垂直方向变化量，调整第一图像采集装置视场，使弹体目标位于第一图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集记录存储。

第二图像采集装置接收到触发采集指令后开始实时采集图像，并记录图像存储、图像采集的时刻，第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，再根据公式（2）获得到对应的像素坐标与中心光轴偏移角度，计算像素坐标与中心光轴偏移角度水平方向变化量和垂直方向变化量，并水平转动像素坐标与中心光轴偏移角度水平方向变化量和垂直转动像素坐标与中心光轴偏移角度垂直方向变化量，调整第二图像采集装置视场，使弹体目标位于第二图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集并记录存储。

弹体目标进入视场过程如图8所示，弹体目标开舱抛撒子弹过程如图9所示，弹体目标开舱后的飞行过程如图10所示。

S7：弹体落地后，控制测量装置给第一图像采集装置和第二图像采集装置发送停止采集指令。

第一图像采集装置接收到停止采集指令后停止实时采集图像，并将所有记录存储信息和第一采集装置的位置坐标回传至控制测量装置。

第二图像采集装置接收到停止采集指令后停止实时采集图像，并将所有记录存储信息和第二采集装置的位置坐标回传至控制测量装置。

S8：控制测量装置计算任意图像采集时刻的弹体位置坐标。

控制测量装置从所有的第一图像采集装置回传信息中找出第一图像采集装置在图像采集时刻的采集图像，水平角和俯仰角，采用图像识别技术计算出弹体目标在图像采集时刻的采集图像中的像素坐标，根据公式（1）计算出像素坐标与中心光轴偏移角度：

弹体目标在图像采集时刻的采集图像中的像素坐标，像素坐标与中心光轴偏移角度，第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角相对关系如图11所示，计算第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和像素水平坐标与中心光轴的水平方向偏移角度之和，得到第一图像采集装置前方交会水平观测角；计算第一图像采集装置在图像采集时刻的俯仰角和像素垂直坐标与中心光轴的垂直方向偏移角度之和，得到第一图像采集装置前方交会俯仰观测角。

控制测量装置从所有的第二图像采集装置回传信息中找出第二图像采集装置在图像采集时刻的采集图像，水平角和俯仰角，采用图像识别技术识别出弹体目标在图像采集时刻的采集图像中的像素坐标，根据公式（2）计算出像素坐标与中心光轴偏移角度：

弹体目标在图像采集时刻的采集图像中的像素坐标，像素坐标与中心光轴偏移角度，第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角相对关系如图12所示，计算第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和像素水平坐标与中心光轴的水平方向偏移角度之和，得到第二图像采集装置前方交会水平观测角；计算第二图像采集装置在图像采集时刻的俯仰角和像素垂直坐标与中心光轴的垂直方向偏移角度之和，得到第二图像采集装置前方交会俯仰观测角。

结合第一图像采集装置所在A点坐标，第二图像采集装置所在B点坐标，计算出图像采集时刻的弹体目标位置坐标：

S9：控制测量装置计算任意图像采集时刻的弹体目标速度。

根据S8分别计算出弹体在任意相邻三个图像采集时刻，，的位置坐标，，，计算出弹体在图像采集时刻的速度；

S10：控制测量装置计算任意图像采集时刻的弹体目标俯仰角。

控制测量装置从所有的第一图像采集装置回传信息中找出第一图像采集装置的水平角为90°时的采集图像，采用图像识别技术计算弹体目标采集图像中俯仰角，如图13所示。从所有的第二图像采集装置回传信息中找出第二图像采集装置的水平角为90°时的采集图像，采用图像识别技术计算弹体目标采集图像中俯仰角，如图14所示。然后通过线性插值方式获取任意图像采集时刻的弹体俯仰角：

-第一图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；

-第二图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；

-第一图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；

-第二图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；

-高速相机帧率；

-任意图像采集时刻；

-任意图像采集时刻弹体目标的俯仰角。

Claims (4)

1.一种动态图像交会测量方法，其特征在于：

S1：第一图像采集装置和第二图像采集装置分开距离架设在弹体目标预计运动轨迹同侧，靶标装置架设在弹体目标预计开舱点下方地面位置，第一图像采集装置与第二图像采集装置互瞄，使两者视场中心重合，使靶标装置的标识位于第一图像采集装置视场中心和第二图像采集装置视场中心，且成像清晰；

S2：通过多项式拟合获得第一图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系，并通过多项式拟合获得第二图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系；

S3：第一图像采集装置和第二图像采集装置水平方向顺时针同步转动，直至第二图像采集装置水平角为90°时停止转动，然后使弹体目标预计运动轨迹的高度位于第一图像采集装置视场和第二图像采集装置视场的垂直中心；

S4：第一图像采集装置实时采集图像，并记录存储图像、图像采集时刻，第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，转动第一图像采集装置，使弹体目标位于第一图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集记录存储；

第二图像采集装置实时采集图像，并记录存储图像、图像采集时刻，第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，同时抽帧进行图像目标识别弹体目标，分别获得弹体目标在前后两帧图像中的像素坐标，计算像素坐标与中心光轴偏移角度变化量，转动第二图像采集装置，使弹体目标位于第二图像采集装置视场中心，实现图像动态跟踪采集记录存储；

S5：计算任意图像采集时刻的弹体目标位置坐标，实现对弹体目标的动态图像交会测量；

图像识别出弹体目标在图像采集时刻的第一图像采集装置所采集的采集图像中的像素坐标，计算出像素坐标与中心光轴偏移角度，结合第一图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，计算图像采集时刻第一图像采集装置前方交会水平观测角；第一图像采集装置前方交会俯仰观测角；

图像识别出弹体目标在图像采集时刻的第二图像采集装置所采集的采集图像中的像素坐标，计算出像素坐标与中心光轴偏移角度，结合第二图像采集装置在图像采集时刻的水平角和俯仰角，计算图像采集时刻第二图像采集装置前方交会水平观测角；第二图像采集装置前方交会俯仰观测角；结合A点坐标，B点坐标，计算出图像采集时刻的弹体目标位置坐标

。

2.如权利要求1所述的一种动态图像交会测量方法，其特征在于：在S5后还包括

S6：计算任意图像采集时刻的弹体目标速度；

根据S5分别计算出弹体目标在任意相邻三个图像采集时刻，，的位置坐标，，，计算出弹体目标在图像采集时刻的速度

。

3.如权利要求1或2所述的一种动态图像交会测量的方法，其特征在于：在S4后还包括S7:计算任意图像采集时刻的弹体目标俯仰角；图像识别计算弹体目标在第一图像采集装置的水平角为90°时的采集图像中的俯仰角，采用图像识别技术计算弹体目标在第二图像采集装置的水平角为90°时的采集图像中俯仰角，然后通过线性插值方式获取任意图像采集时刻的弹体目标俯仰角， -第一图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；-第二图像采集装置的水平角为90°时弹体目标的俯仰角；-第一图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；-第二图像采集装置的水平角为90°的图像采集时刻；-高速相机帧率；-任意图像采集时刻；-任意图像采集时刻弹体目标的俯仰角。

4.基于权利要求1至3任意一项所述的一种动态图像交会测量方法所应用的测量装置，其特征在于：包括第一图像采集装置、第二图像采集装置、控制测量装置和靶标装置；

所述第一图像采集装置和所述第二图像分开距离架设在弹体目标预计运动轨迹同侧，所述靶标装置架设在弹体目标预计开舱点下方地面位置；所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置、所述靶标装置与所述控制测量装置通过无线方式进行互相通信与数据传输；

所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置均包括：图像采集处理主机、光学瞄准镜、高速相机、电动二维转台；

所述光学瞄准镜固定在所述高速相机上方，所述光学瞄准镜光轴与所述高速相机光轴平行，并且与所述电动二维转台水平旋转中心轴处于同一垂直平面，所述高速相机固定在所述电动二维转台上，所述图像采集处理主机通过有线通信线缆分别连接所述电动二维转台和所述高速相机；

所述图像采集处理主机用于控制采集图像，并记录存储采集图像、图像采集时刻、所述电动二维转台在图像采集时刻的水平角和俯仰角，并根据上述信息计算下一次采集图像的所述电动二维转台的水平角和俯仰角，控制所述电动二维转台转动调整所述高速相机的采集图像视场进行下一次采集图像；

所述控制测量装置用于解算出弹体目标的位置坐标、速度和俯仰角；

所述靶标装置，其标识在第一图像采集装置和所述第二图像采集装置的视场内均能成清晰的图像，用于标定所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置所采集图像的像素坐标和像素坐标与中心光轴偏移角度关系。