1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130013
2 中国人民解放军63850部队，吉林 白城 137001
在靶场测量中，针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题，提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先，结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差，推导了大地测量坐标系下的一点与摄像机图像平面上像点之间的投影方程。其次，根据光电经纬仪正、倒镜拍摄两根标杆得到标杆顶点在图像平面上的投影坐标，推导了结合投影中心与三差的成像投影关系，分析了平移矢量和三差对于标杆顶点在成像平面上投影点脱靶量的影响，对系统的投影中心坐标和三差进行计算，进而实现对光电经纬仪的光轴平行性检测。最后，通过实验验证了所提方法，实验结果表明，引入中心投影坐标和三差之后，水平方向和垂直方向上的重投影误差分别在0.2744 pixel和0.2287 pixel以内，所提方法切实可行、精度较高，可应用于T型光电经纬仪在靶场光轴平行性检测过程。
测量 光电经纬仪 光轴平行性 投影中心坐标 三差
中国人民解放军63861部队，吉林 白城 137000
为解决靶场高速相机在野外大视场测量中标定的问题，提出基于机载标识目标的标定方法，采用机载精确定位标识目标来获取已知点集，并采用基于模拟退火麻雀搜索的方法解算高速相机内外参数。设计易于远距离辨识的机载标识目标，采用事后动态差分进行精确定位，并通过位置修正实现标识目标空间位置精确测量；研究基于模拟退火麻雀搜索标定法，实现高速相机内外参数解算，完成标定。在所设计的验证实验中，所提方法对高速相机内外参数解算的重投影误差为0.43 pixel，交会误差均值为2.5 cm，标定效果和交会精度优于Tsai两步标定法，提高了高速相机远距离标定精度和交会测量精度，解决了对空测量时高速相机的标定问题。
遥感 相机标定 高速相机 事后动态差分 标识目标 模拟退火 麻雀搜索算法 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1428007
1 苏州科技大学电子与信息工程学院, 江苏 苏州 215009
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国白城兵器试验中心, 吉林 白城 137000
传统的跳角测量方法存在测量效率低、误差大、实用性差、测量范围窄等问题。针对这些问题,提出一种基于改进最小二乘法的火炮跳角测量方法。该方法采用改进圆拟合算法检测炮口图像的中心位置,并在双目摄像机的标定下得出火炮射击目标点的坐标位置,将炮口图像中心位置瞄准火炮射击目标后实弹射击。在数据处理中,计算得出火炮射击初速度矢量的方向,结合炮口图像中心位置与射击目标的瞄准方向,最终得出火炮跳角的实际测量值。实验结果表明,改进算法包含的参数少,目标函数简单,计算复杂度低,在缩短计算时间的同时还提高了炮口图像中心定位的精确度。测量结果显示,跳角实测值精度误差在0.5'之内,验证了跳角测量系统的准确性。
信号处理 最小二乘法 火炮跳角 双目交会 激光与光电子学进展
2020, 57(3): 030701
1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 吉林大学通信工程学院, 吉林 长春 130033
3 国防科技大学航天材料与工程学院, 湖南 长沙 410073
4 中国白城兵器试验中心, 吉林 白城 137001
一维(1D)标定具有抗遮挡和制作成本低等优点,是摄像机标定中的重要方法之一。首先,以1D单应矩阵为基础,给出了绕固定点运动1D标定方法的几何解释;其次,在小孔成像模型下,证明了摄影几何中的交比不变性与1D单应矩阵的等价性。相比于共线4点的交比不变性,1D单应矩阵约束更具有一般性。最后,针对基于平面运动的1D标定,由1D单应矩阵计算运动前后1D标定物延长线的交点,提出了一种简便的方法,将平面运动转化为绕固定点运动,并通过仿真和真实实验验证了算法的正确性。实验结果表明:与已有方法相比,本文算法的标定精度得到了显著提高。
机器视觉 一维单应矩阵 交比不变 平面运动
1 苏州科技大学 电子与信息工程学院, 江苏 苏州 215000
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
针对无人机飞行过程中姿态、定位以及高度参数不精确的问题, 提出基于北斗/惯导与多传感器融合的无人机参数矫正方法, 介绍了在北斗/惯导组合系统中融合气压传感器与速度传感器的采集参数, 结合卡尔曼滤波器算法推算最优定位值。由速度传感器提供具体参数给惯导系统, 并利用加速度与航偏角之间的关系预测无人机轨迹, 结合北斗系统当前定位参数推算出最优值, 将运算得到的无人机参数通过无线通讯的方式发送到终端进行存储显示。结果表明: 采用多传感融合方式矫正的方法有效提高飞行轨迹与姿态的监测精度, 定位精度达到3 m, 为操控无人机提供了有力的理论依据。
北斗/惯导组合 多传感器 参数融合 卡尔曼滤波 Beidou/Inertial navigation multi-sensor parameter fusion Kalman filter
1 苏州科技大学虚拟现实智能交互及应用技术重点实验室, 江苏 苏州 215009
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
3 中国白城兵器试验中心, 吉林 白城 137000
为解决传统紫外光能量计所存在的功耗大、成本高、精度低以及设计复杂等问题, 提出一种基于双补偿机制的电流积分型低功耗紫外能量检测方案。该方案利用低功耗单片机实现对紫外光能量的计算; 紫外光电探测器输出的电流通过电流积分模块转换为方波脉冲; 放电补偿电路和环境光补偿电路对电流积分模块进行误差校正, 提高检测精度; 主控制器对脉冲数进行统计, 计算能量大小; 充分利用低功耗模式优化显示程序, 显示程序不使用芯片驱动, 而是采用微处理器直接驱动, 使显示程序的功耗进一步降低。实验证明: 该方案功耗不超过165 μW, 对紫外光能量值的检测误差小于1%, 电路复杂度低, 使用芯片成本低, 具有很强的续航能力和很高的实用价值。
测量 光能量检测 低功耗 双补偿 高精度 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101202
1 苏州科技大学 苏州市虚拟现实智能交互应用技术重点实验室, 江苏 苏州 215000
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国白城兵器试验中心, 吉林 白城 137000
针对红外图像中海天交接处目标能量较弱, 难以获得精确检测的问题, 本文提出一种基于杂波抑制的海平线弱小目标检测方法。该方法通过对红外图像特征分析, 检测海平线像素特征, 去除障碍物干扰, 确定海平线区域; 对海平线区域采用改进的均值差滤波与背景建模, 去除海平线杂波; 杂波滤除后, 计算两个区间自适应阈值作为滞后阈值, 从而检测出海平线弱小目标像素。实验结果表明, 本文提出的算法能够有效去除海平线杂波, 确定海平线区域, 有效提取海平线像素, 从而准确检测出海平线弱小目标, 具有较高的检测率与较低的虚警率, 验证了该算法的有效性。
区域分割 杂波抑制 滞后阈值 红外弱小目标检测 region segmentation clutter rejection hysteresis threshold small dim infrared targets detection
1 军械工程学院火炮工程系, 河北 石家庄 050003
2 国防科技大学航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
设计了适用于靶场静爆实验现场的标定设备，研究了基于遗传模拟退火的高速相机标定方法，采用设计的标定设备开展了双目高速相机内外参数标定实验。根据实验采集的圆形人工标志位置参数，分别采用基于遗传模拟退火的标定方法和Tsai两步标定法对双目高速相机参数进行标定，并利用标定结果分别还原视野内位置已知点的空间坐标。将还原的空间坐标与实际测量坐标进行对比，可以发现基于遗传模拟退火的标定法还原的空间坐标最大偏差为0.0082 m，优于Tsai两步法得到的最大偏差(0.0201 m)，提出的方法提高了高速相机的标定精度，对提高破片速度测量精度具有重要意义。
机器视觉 视觉测量 相机标定 遗传模拟退火 高速相机 标定设备 激光与光电子学进展
2016, 53(11): 111501
