一种自动高速弹道标定方法与流程

技术特征：
1.一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在负载平台固定传感器，进行双目相机解算，重建双目空间坐标系下的三维点坐标，建立相机几何模型；s2、固定激光瞄准器到负载平台，采集若干激光光线不同深度的三维点坐标；s3、基于ransac算法，拟合激光光线的空间直线方程；s4、采集图像瞄准点、激光瞄准点三维点坐标；s5、通过三维坐标，计算负载平台水平、垂直两轴的旋转角度；s6、传入负载平台旋转角度，完成发射装置的自动跟瞄。2.根据权利要求1所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，步骤s1具体如下：s11、通过坐标系的转换获得单目相机的集合模型，从而计算相机内参；s12、通过相机内参获得双目相机几何模型；双目几何模型还需要考虑外参数，即左右两个相机之间的旋转平移关系。3.根据权利要求2所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，步骤s11具体如下：s111、将世界坐标系刚体变换到相机坐标系中，所述世界坐标是三维空间中真实物件所在位置的参考坐标系，相机坐标系作为空间坐标系，以左相机光心作为世界坐标的坐标原点；相机坐标以其自身的光心作为坐标原点，其中z轴以相机光轴平行；转换具体如下：其中为旋转矩阵，为平移矩阵；s112、相机坐标系通过透射投影到图像坐标系中，所述图像坐标系是以相机拍摄的二维图像为基准建立的坐标系，用于表明被测物体在图像中的位置，包括连续图像坐标和或空间图像坐标；图像坐标的坐标系原点在相机光轴与成像平面的焦点上，单位为mm；用于表示物体从相机坐标系转到图像坐标系的透视投影关系，投影，透射投影计算如下：其中为相机内参；
s113、图像坐标系通过离散化到像素坐标系中；所述像素坐标系是为离散图像坐标系，原点在图像的左上角，单位为像素；转换如下其中，代表x轴方向单位像素对应相机ccd上的实际宽度,代表y轴方向单位像素对应相机ccd上的实际宽度；像素坐标相当于是对x轴和y轴的离散化；上式的齐次坐标写成如下的矩阵形：逆关系可写成：其中、、、为相机内参。4.根据权利要求1所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，外参数计算方法如下：假设世界坐标系与左相机坐标系重合，表示左相机坐标系，表示图像坐标系，表示左相机焦距；表示右相机坐标系，表示图像坐标系，表示右相机焦距；p为空间中任意一点，p点在左相机和右相机投影点分别为、：通过相机透视变换模型可以得到以下关系式：
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（1）
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（2）假设旋转矩阵，平移向量为，则有如下变换关系：
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（3）由（1）、（2）、（3）可知，左右两个相机的像素点之间的对应关系如下：因此，世界坐标系下的三维空间点可以表示为下式（4），实现相机公共视场任意点的世界坐标求取
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（4）。5.根据权利要求1所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，步骤s3具体为：s31、随机选取出可以估计出空间直线模型的最小样本点坐标，并初始化误差范围内的点即内点的个数，最佳内点的个数为n，模型阈值t、最佳迭代次数k；对于直线拟合情况，最小数据集即为2个点坐标；s32、使用最小数据集来计算出空间直线模型；s33、将所有数据代入空间直线模型，通过计算出点到直线的距离统计出内点的数目，及其坐标，此时坐标作为最佳内点坐标集合；s34、判断当前的迭代次数ck是否大于等于最佳迭代次数k，如果是，直接进入步骤s36，如果不是，进入步骤s35；s35、判断当前内点数cn是否大于初始化时的最佳内点数n，当是，将cn赋值给n作为最佳内点数n返回到步骤s31，当否，则进入步骤s32；s36、将最佳内点坐标集合带入最小二乘拟合算法，求解最佳空间直线方程。
6.根据权利要求1所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，步骤s4具体为：在图像视觉系统内进行量测，采集激光瞄准点坐标p
view
；然后，基于步骤s3中最佳空间直线模型，通过代入当前目标点位深度值z，求取当前目标瞄准点p
view
深度下的激光瞄准点位p
laser
；此时，得到双目系统下的两个世界坐标系三维点p
view
、p
laser
，通过空间坐标的转换关系，计算空间两点之间的水平、垂直角度。7.根据权利要求6所述的一种自动高速弹道标定方法，其特征在于，步骤s5具体为：将激光瞄准点分两步旋转至目标瞄准点，将角度分为横向的δh和与之垂直方向的δv，瞄准点到p
view
和p
laser
之间的距离可以通过双目解算获取，设为深度z；则负载平台旋转角度可以分为以下两步进行计算：。

技术总结
一种自动高速弹道标定方法，包括以下步骤：S1、在负载平台固定传感器，进行双目相机解算，重建双目空间坐标系下的三维点坐标，建立相机几何模型；S2、固定激光瞄准器到负载平台，采集若干激光光线不同深度的三维点坐标；S3、基于RANSAC算法，拟合激光光线的空间直线方程；S4、采集图像瞄准点、激光瞄准点三维点坐标；S5、通过三维坐标，计算负载平台水平、垂直两轴的旋转角度；S6、传入负载平台旋转角度，完成发射装置的自动跟瞄。本申请能够降低对发射人员的要求，在恶劣场景仍能够准确快速的锁定目标点位，实现任务的高效、快速完成。快速完成。快速完成。


技术研发人员：牛威 郝磊 刘帅 鱼群
受保护的技术使用者：中科星图测控技术（合肥）有限公司
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2022/12/30