[發明專利]基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀

在審

• 申請號: 201710469340.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107289902A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王克逸;黃智超;陶家園;程建高;何建爭;葛鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01C1/04
• 分類號: G01C1/04
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種高速精密測量裝置，尤其涉及一種基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀。

背景技術

目前，對于高速運動物體的精密測量，主要采用光電經緯儀。隨著科學技術的發展和研究的需要，對高速運動物體的精確測量引起廣泛的重視，對光電經緯儀的跟蹤速度和精度也提出了越來越高的要求。

當前光電經緯儀多采用單目跟蹤，姿態調節方式為手動調節或自動調節：手動調節調節速度不穩定，容易丟失目標，成像質量差，測量精度不高；自動調節受限于圖像處理速度和機械結構的靈活性，調節速度無法滿足對高速運動物體的精確測量要求。目前，對音速及以下的實驗一般采用人工跟蹤拍攝的方式進行測量，但這種測量畫面質量不高，無法適應高速試驗的要求；對超音速的試驗一般采用多臺高速相機分段接力、定向拍攝的方式進行測量，但這無法獲取完整的運動畫面。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀，包括跟蹤相機和拍攝相機，所述跟蹤相機與拍攝相機安裝在同一俯仰傳動軸的兩側，俯仰電機通過支座安裝在方位電機的回轉軸上，所述俯仰傳動軸連接有俯仰軸編碼器，所述方位電機的回轉軸連接有方位軸編碼器，所述方位電機固定在基座上。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀，跟蹤相機和拍攝相機的安裝位置可調節，可以通過調整相機的安裝位置和增加配重的方式實現繞固定軸回轉構件的慣性力平衡，減小機械振動?？梢詫崿F在目標高速運動條件下的自動精密跟蹤，整個裝置結構緊湊、重心低、重量輕，跟蹤相機和拍攝相機姿態調整的響應速度快，拍攝相機的成像質量高。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀的剖面結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀的側面結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀的俯視結構示意圖；

圖4為本發明實施例中經緯儀跟蹤流程示意圖。

圖中標號：

1-基座、2-方位軸編碼器、3-方位電機、4-跟蹤相機、5-跟蹤相機支架、6-俯仰軸編碼器、7-支座、8-俯仰電機、9-俯仰傳動軸、10-拍攝相機支架、11-拍攝相機。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

本發明的基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀，其較佳的具體實施方式是：

包括跟蹤相機和拍攝相機，所述跟蹤相機與拍攝相機安裝在同一俯仰傳動軸的兩側，俯仰電機通過支座安裝在方位電機的回轉軸上，所述俯仰傳動軸連接有俯仰軸編碼器，所述方位電機的回轉軸連接有方位軸編碼器，所述方位電機固定在基座上。

所述跟蹤相機為大視場相機，采用短焦鏡頭，所述拍攝相機為高速相機，采用長焦鏡頭。

所述跟蹤相機和拍攝相機的安裝位置可調節，通過調整相機的安裝位置和增加配重使所述跟蹤相機和拍攝相機的重心與所述俯仰傳動軸的軸線重合，并使所述支座及其支撐的俯仰系統的總質心與所述方位電機的回轉軸重合。

所述跟蹤相機基于圖像識別捕捉目標的位置，所述方位電機和俯仰電機根據所述跟蹤相機采集圖像的處理結果調整兩相機的姿態，使目標始終位于所述拍攝相機的視場范圍內，所述拍攝相機以固定時間間隔對目標進行拍攝，由此完成目標高速運動、速度急劇變化下的跟蹤記錄。

該基于圖像識別與跟蹤的雙目高速高精度經緯儀跟蹤記錄的主要步驟包括：

跟蹤相機利用其視場大的特點，基于圖像特征捕捉目標，并將數據傳給上位機；

上位機根據捕捉數據計算兩電機進行姿態調整的動作，并將動作指令發送給方位電機和俯仰電機，兩個電機內置的編碼器將電機的動作數據反饋給上位機，實現電機動作的閉環高精度控制；

拍攝相機以固定時間間隔拍攝圖像，拍攝相機拍攝的同時方位軸編碼器和俯仰軸編碼器讀取當前位置數據，數據采集完成后，將圖像數據和位置數據上傳；