[發明專利]一種基于建筑物輪廓特征的目標落點測量方法

有效

• 申請號: 202110381185.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113129280B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 趙梓年;張永棟;谷俊豪;田野;葉虎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63660部隊
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T7/70;G01C11/04;G01C25/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王智紅

本發明涉及落點測量技術領域，提供一種基于建筑物輪廓特征的目標落點測量方法，利用RTK打點器對建筑物輪廓點坐標和預計落點坐標進行測量；選擇相機拍攝位置，相機畫面中出現火光后立即停止錄制，根據目標在相機視場內運動時間和相機幀率計算得到倒推影像張數n；通過幀差法對目標檢測范圍進行篩選；結合Otsu閾值分割算法對差分影像進行處理，手工順次篩選，挑選出目標穿過樓頂瞬間的關鍵幀圖像，并在該圖像上點選樓體輪廓點和目標實際落點的位置；計算預計落點為原點的坐標系下的實際落點坐標；利用坐標軸旋轉公式得到射向坐標系下目標落點數據。本發明在測試前僅需要對部分已有輪廓點進行測量即可，無需進行標志點布設工作，有效降低外場施工難度。

技術領域

本發明涉及落點測量技術領域，具體涉及一種基于建筑物輪廓特征的目標落點測量方法。

背景技術

落點偏移量是評價裝備性能的重要參數，在落點測量試驗中，落點偏移量數據是判斷試驗成功與否的重要參考指標。

目前常用落點測量方法主要有兩種，一種是基于地面視場的雙目交會完成落點測量，該方法在地面選點布設相機，通過在建筑物外立面布設標志點并結合棋盤格完成相機內外標定，獲取相機結構參數、幾何位置和姿態信息，通過拍攝目標下落過程中數張影像擬合下落軌跡，與建筑物頂部相交得到實際落點坐標，并結合預計落點位置完成落點測量。但這種方法無法觀測到目標最終落點影像，只能通過接近樓體的影像數據進行落點軌跡擬合，無直觀影像數據作為結果支持；另一種是基于空中視場的雙目交會完成落點測量，該方法通過提前布設地面標志點，結合影像數據解算得到相機在空間中的準確位置信息，再利用雙目交會計算完成落點測量。但這種方法由于相機幀率較高，相機姿態角刷新率難以與相機幀率相契合，且飛行平臺存在抖動情況，需要同時拍攝空中目標和地面標志物，并在事后完成相機標定才能保證標定結果的有效性，無法滿足快速測量的時效性需求。

由此看見現有技術中的落點測量方法均過于依賴地面標志點，且外場環境下標志點布設存在一定困難，準備周期較長。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于建筑物輪廓特征的目標落點測量方法，解決外場環境下落點測量過于依賴地面外標志點，且標志點布設困難準備周期耗時長的技術問題。

為達到上述目的，解決上述技術問題本發明提供一種基于建筑物輪廓特征的目標落點測量方法，包括如下步驟：

步驟1、測量開始前利用RTK打點器對建筑物輪廓點坐標和預計落點坐標進行測量

步驟2、根據試驗現場情況并結合試驗開展時間和成像效果，選擇相機拍攝位置，并合理設置相機幀率

步驟3、當相機畫面中出現火光后立即停止錄制，將人的反應時間設置為0.1秒，目標穿過樓頂到出現火光間隔時間忽略不計，為有效縮減目標檢測范圍并保證一定冗余量，根據目標在相機視場內運動時間和相機幀率計算得到倒推影像張數n：

其中，v為相機成像靶面縱向像素數；d_y為像元縱向尺寸；S為相機至建筑靶標距離；f為相機焦距；v_目為目標下落速度；Hz為相機幀率。

步驟4、通過幀差法對步驟3得到的目標檢測范圍進行篩選

結合Otsu閾值分割算法對差分影像進行處理，用以增強目標與背景之間的對比度；

步驟5、通過步驟4檢測到目標后，手工順次篩選，挑選出目標穿過樓頂瞬間的關鍵幀圖像。

步驟6、得到目標穿過樓頂瞬間的關鍵幀圖像后，在該圖像上點選樓體輪廓點和目標實際落點的位置，這點選擇時樓體輪廓點和目標實際落點的高度應盡量保持一致，減小高度差對落點測量精度帶來的影響。

步驟7、根據像素距離與實際距離之間的比例關系，計算預計落點為原點的坐標系下的實際落點坐標(x_p,y_p)。