CN107505611B - 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法 - Google Patents

舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107505611B
CN107505611B CN201710676844.1A CN201710676844A CN107505611B CN 107505611 B CN107505611 B CN 107505611B CN 201710676844 A CN201710676844 A CN 201710676844A CN 107505611 B CN107505611 B CN 107505611B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ship
axis
height
measured
video image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710676844.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107505611A (zh
Inventor
徐亚飞
李海波
张华�
霍达
康凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Huazhiyang Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan Huazhiyang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Huazhiyang Technology Co ltd filed Critical Wuhan Huazhiyang Technology Co ltd
Priority to CN201710676844.1A priority Critical patent/CN107505611B/zh
Publication of CN107505611A publication Critical patent/CN107505611A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107505611B publication Critical patent/CN107505611B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，首先对光电侦察设备所采集的待测量对象的视频图像数据进行处理，获得所采集视频图像沿水平方向上的像素行数N，其次，计算出所测量对象的视频图像高度，然后，由于舰船摇摆导致计算出的测量对象视频图像高度与测量对象实际像高存在偏差，对计算出的测量对象视频图像高度进行实时修正，计算出由于舰船摇摆导致的像旋角，根据像旋角再计算出修正后目标图像高度。采用本发明舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，对在舰船摇摆状态下对目标像高进行实时修正，从而提高距离估算的准确性。

Description

舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法
技术领域
本发明属于图像处理与算法控制领域，尤其涉及一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法。
背景技术
光电侦察设备主要由电视、红外两大传感器及伺服***等组成，其一般工作流程为：设备由操作手通过单杆操纵光电侦察头对指定海域进行搜索侦察，设备可对感兴趣的目标进行跟踪监视，可通过增大电视摄像机或热像仪焦距进行放大观察。光电侦察设备由于通常没有安装激光测距仪，不能对目标进行实时测距。为获取目标距离信息，需对目标进行距离估算。
目前的文献(沈永良等，基于图像判读的光电侦察设备快速测距[J]，探测与控制学报，2010(2)56～59)披露了岸基光电侦察设备测距方式：一种是基于侦查设备的架高、地球曲率半径等进行计算；一种是手动压线法光学测距；另外一种是基于目标视频图像提取的快速视频测距。然而，这几种测距方式均存在下列缺陷或不足：例如，对于第一种方式，该算法受设备架高、安装基座水平度影响大，而在实际情况下这两种一般都很难满足，在实际应用中尤其是估算较远距离的目标时，采用这种算法距离估算的误差很大；对于第二种方式，该方式虽然精度相对较高，但需要先停止图像采集，手动测出目标的图像高度，然后计算目标距离。显然，这种通过手动方式测出目标的图像高度的方式，操作效率低、速度慢，而且容易使观测的目标丢失等方面的问题。第三种方法距离估算速度快，但由于船体摇摆导致目标图像倾斜而导致目标像高随船体摇摆角度在一定范围内跳动，从而导致目标距离估算不准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，消除船体摇摆角度对目标像高的影响，从而减小其距离估算的误差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，包括以下步骤，步骤一，对光电侦察设备所采集的待测量对象的视频图像数据进行处理，获得所采集视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤二，通过公式h＝L×N计算出所测量对象的视频图像高度h，其中L表示所采集视频图像本身的单个像素的高度值，N表示通过步骤一所确定的视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤三，舰船摇摆导致计算出的测量对象视频图像高度h与测量对象实际像高存在偏差，对计算出的测量对象视频图像高度进行实时修正，计算出由于舰船摇摆导致的像旋角θ；步骤四，修正后的测量对象视频图像高度为
Figure GDA0002377444500000021
步骤五，当判定待测量对象处于未被遮挡的情况时，利用步骤四所求得的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D’，其中H表示待测量对象的实际高度，f表示光电侦察设备的物镜的焦距：
Figure GDA0002377444500000022
步骤六，当判定待测量对象处于部分被遮挡的情况时，利用步骤四所求的的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D，其中H表示待测量对象的实际高度，f表示光电侦察设备的物镜的焦距，Hs表示光电侦察设备的测距仪相对于海平面的垂直高度：
Figure GDA0002377444500000023
按上述技术方案，所述步骤三中具体包括：步骤A，确定大地坐标系(0-X-Y-Z)下，物方矢量为
Figure GDA0002377444500000024
步骤B，甲板坐标系(0-X/-Y/-Z/)下，舰船纵摇角为P、横摇角为R，艏摇角为0，则物方矢量为：
Figure GDA0002377444500000025
Figure GDA0002377444500000026
步骤C，指向器安装在舰船甲板的无遮挡处，指向器外环方位角为q，俯仰角为n(指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，q沿Z轴逆时针转动为正，n沿着Y轴逆时针转动为正)，由于探测器安装在指向器内框架俯仰包上，探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)与指向器坐标系一致，从甲板坐标系到探测器坐标系的转换矩阵S为
Figure GDA0002377444500000031
所以探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)下像方矢量为：
Figure GDA0002377444500000032
则需要消除的像旋角为：
Figure GDA0002377444500000033
按上述技术方案，所述步骤B中，舰船纵摇角P对应Y轴，沿着Y轴逆时针转动为正，横摇角R对应X轴，沿着X轴逆时针转动为正。
按上述技术方案，所述步骤C中，指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，指向器外环方位角q沿Z轴逆时针转动为正，俯仰角为n沿着Y轴逆时针转动为正。
本发明产生的有益效果是：在舰载光电侦察设备采用基于目标视频图像提取的快速视频测距方式获取距离信息的过程中，由于舰船摇摆导致获取目标像素高度与实际像素高度存在一定偏差时，采用本发明舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，对在舰船摇摆状态下对目标像高进行实时修正，从而提高距离估算的准确性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例舰载光电侦察设备视频距离估算的实时修正方法流程图；
图2是本发明实施例中大地坐标系下物方矢量示意图；
图3是本发明实施例中甲板坐标系下船体纵摇角为P和横摇角R示意图；
图4是本发明实施例中探测器坐标系示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，提供一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，如图1所示，包括以下步骤，步骤一，对光电侦察设备所采集的待测量对象的视频图像数据进行处理，获得所采集视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤二，通过公式h＝L×N计算出所测量对象的视频图像高度h，其中L表示所采集视频图像本身的单个像素的高度值，N表示通过步骤一所确定的视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤三，舰船摇摆导致计算出的测量对象视频图像高度h与测量对象实际像高存在偏差，对计算出的测量对象视频图像高度进行实时修正，计算出由于舰船摇摆导致的像旋角θ；步骤四，修正后的测量对象视频图像高度为
Figure GDA0002377444500000041
步骤五，当判定待测量对象处于未被遮挡的情况时，利用步骤四所求得的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D’，其中H表示待测量对象的实际高度(由操作人员测量)，f表示光电侦察设备的物镜的焦距：
Figure GDA0002377444500000042
步骤六，当判定待测量对象处于部分被遮挡的情况时，利用步骤四所求的的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D，其中H表示待测量对象的实际高度，f表示光电侦察设备的物镜的焦距，Hs表示光电侦察设备的测距仪相对于海平面的垂直高度：
Figure GDA0002377444500000043
进一步地，所述步骤三中具体包括：如图2-4所示，步骤A，确定大地坐标系(0-X-Y-Z)下，物方矢量为
Figure GDA0002377444500000044
步骤B，甲板坐标系(0-X/-Y/-Z/)下，舰船纵摇角为P、横摇角为R，艏摇角为0，则物方矢量为：
Figure GDA0002377444500000045
Figure GDA0002377444500000046
步骤C，指向器安装在舰船甲板的无遮挡处，指向器外环方位角为q，俯仰角为n(指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，q沿Z轴逆时针转动为正，n沿着Y轴逆时针转动为正)，由于探测器安装在指向器内框架俯仰包上，探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)与指向器坐标系一致，从甲板坐标系到探测器坐标系的转换矩阵S为
Figure GDA0002377444500000051
所以探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)下像方矢量为：
Figure GDA0002377444500000052
则需要消除的像旋角为：
Figure GDA0002377444500000053
进一步地，所述步骤B中，舰船纵摇角P对应Y轴，沿着Y轴逆时针转动为正，横摇角R对应X轴，沿着X轴逆时针转动为正。
进一步地，所述步骤C中，指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，指向器外环方位角q沿Z轴逆时针转动为正，俯仰角为n沿着Y轴逆时针转动为正。
根据公式
Figure GDA0002377444500000054
可知，在θ为10度时，修正后误差理论上可以减少1.54％，从而减少了目标估算距离的误差。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，对光电侦察设备所采集的待测量对象的视频图像数据进行处理，获得所采集视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤二，通过公式h＝L×N计算出所测量对象的视频图像高度h，其中L表示所采集视频图像本身的单个像素的高度值，N表示通过步骤一所确定的视频图像沿水平方向上的像素行数N；步骤三，舰船摇摆导致计算出的测量对象视频图像高度h与测量对象实际像高存在偏差，对计算出的测量对象视频图像高度进行实时修正，计算出由于舰船摇摆导致的像旋角θ；步骤四，修正后的测量对象视频图像高度为
Figure FDA0002447855800000011
步骤五，当判定待测量对象处于未被遮挡的情况时，利用步骤四所求得的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D’，其中H表示待测量对象的实际高度，f表示光电侦察设备的物镜的焦距：
Figure FDA0002447855800000012
步骤六，当判定待测量对象处于部分被遮挡的情况时，利用步骤四所求的的h′，并通过以下公式计算出待测量对象与光电侦察设备之间的相对距离值D，其中H表示待测量对象的实际高度，f表示光电侦察设备的物镜的焦距，Hs表示光电侦察设备的测距仪相对于海平面的垂直高度：
Figure FDA0002447855800000013
所述步骤三中具体包括：步骤A，确定大地坐标系(0-X-Y-Z)下，物方矢量为
Figure FDA0002447855800000014
步骤B，甲板坐标系(0-X/-Y/-Z/)下，舰船纵摇角为P、横摇角为R，艏摇角为0，则物方矢量为：
Figure FDA0002447855800000015
Figure FDA0002447855800000016
步骤C，指向器安装在舰船甲板的无遮挡处，指向器外环方位角为q，俯仰角为n(指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，q沿Z轴逆时针转动为正，n沿着Y轴逆时针转动为正)，由于探测器安装在指向器内框架俯仰包上，探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)与指向器坐标系一致，从甲板坐标系到探测器坐标系的转换矩阵S为
Figure FDA0002447855800000021
所以探测器坐标系(0-X//-Y//-Z//)下像方矢量为：
Figure FDA0002447855800000022
则需要消除的像旋角为：
Figure FDA0002447855800000023
2.根据权利要求1所述的舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，其特征在于，所述步骤B中，舰船纵摇角P对应Y轴，沿着Y轴逆时针转动为正，横摇角R对应X轴，沿着X轴逆时针转动为正。
3.根据权利要求2所述的舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法，其特征在于，所述步骤C中，指向器指向舰艏时方位为0°，X轴指向舰艏方向，Y轴对应俯仰角，指向器外环方位角q沿Z轴逆时针转动为正，俯仰角为n沿着Y轴逆时针转动为正。
CN201710676844.1A 2017-08-09 2017-08-09 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法 Active CN107505611B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710676844.1A CN107505611B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710676844.1A CN107505611B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107505611A CN107505611A (zh) 2017-12-22
CN107505611B true CN107505611B (zh) 2020-05-19

Family

ID=60689590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710676844.1A Active CN107505611B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107505611B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108989796A (zh) 2018-08-09 2018-12-11 浙江大华技术股份有限公司 一种图像采集设备选择方法及装置
CN112672281B (zh) * 2020-12-24 2022-11-01 中航贵州飞机有限责任公司 一种利用无线电链路装订光电侦察设备安装误差的方法
CN115856875A (zh) * 2023-02-20 2023-03-28 和普威视光电股份有限公司 一种基于雷达光电联动的船高测量方法、***及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016170038A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 本田技研工業株式会社 光通信装置、送信信号、及びプログラム
CN106092100A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国人民解放军63680部队 将测量船惯导船摇数据等效至测控设备处的船摇等效方法
CN106500731A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 中国人民解放军63680部队 一种基于恒星模拟***的船载经纬仪的标校方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016170038A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 本田技研工業株式会社 光通信装置、送信信号、及びプログラム
CN106092100A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国人民解放军63680部队 将测量船惯导船摇数据等效至测控设备处的船摇等效方法
CN106500731A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 中国人民解放军63680部队 一种基于恒星模拟***的船载经纬仪的标校方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于图像判读的光电侦察设备快速测距;沈永良等;《探测与控制学报》;20100430;第32卷(第2期);第56页右栏第1段至第58页右栏第1段及图1-2 *
稳像技术在舰载光电跟踪***中的应用;张卫国等;《现代应用光学》;20071231;第40页左栏第1段至第43页右栏第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107505611A (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111076880B (zh) 一种考虑相机姿态变化的大跨桥梁多点挠度测量方法
CN111708038B (zh) 基于姿态传感器和gnss的无人船激光雷达点云数据校正方法
CN106092059B (zh) 一种基于多点拟合的结构物平面位移监测方法
CN112629431B (zh) 土木结构变形监测方法及相关设备
CN110246177B (zh) 一种基于视觉的自动测波方法
CN106197292B (zh) 一种建筑物位移监测方法
CN107505611B (zh) 舰船光电侦察设备视频距离估算实时修正方法
CN110174059B (zh) 一种基于单目图像的受电弓导高及拉出值测量方法
CN105865349A (zh) 一种大型建筑物位移监测方法
CN110657808B (zh) 一种机载光电吊舱有源目标定位方法及***
CN106403900A (zh) 飞行物追踪定位***及方法
CN114323571A (zh) 一种光电瞄准***多光轴一致性检测方法
CN113758498A (zh) 一种无人机云台标定方法和装置
CN113763484A (zh) 基于视频图像分析技术的船舶目标定位及速度估算方法
CN116123998A (zh) 多站点基于视频采集对空中炸点进行实时测量方法
CN105403886B (zh) 一种机载sar定标器图像位置自动提取方法
CN109670204B (zh) 运载火箭视频图像判读误差修正方法
CN109959365B (zh) 一种基于位姿信息测量的海天线定位方法
CN113777569B (zh) 一种雷达联动光电的自动化动态标校方法及***
CN115077560A (zh) 一种船载可见光及中波红外***光轴平行度动态检测方法
CN115388891A (zh) 一种大视场运动目标的空间定位方法及***
Wang et al. Unmanned Ship Ranging and Error Correction Method Based on Monocular Vision
KR20110112953A (ko) 부유체 동적 변위 계측장치 및 이에 포함되는 영상기반 유닛
CN111595361A (zh) 一种叠加正弦扰动的光电设备动态精度测量方法
CN115493589B (zh) 视线角解算方法和***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant