專利名稱：火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火箭測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
新一代運(yùn)載火箭的地面瞄準(zhǔn)系統(tǒng)與目前相比有較大的區(qū)別。這主要表現(xiàn)在:(I)采用將瞄準(zhǔn)間建設(shè)在發(fā)射勤務(wù)塔上的近距離水平瞄準(zhǔn)的方法。(2)箭上采用捷聯(lián)慣組初始定向方式，即慣組棱鏡與箭體剛性固聯(lián)。箭體隨風(fēng)擺的運(yùn)動(dòng)及日照、加注等造成的變形，將1:1傳遞給慣組棱鏡，使慣組棱鏡發(fā)生位移或方位扭轉(zhuǎn)。若慣組棱鏡偏移量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致瞄準(zhǔn)功能失效。需要地面瞄準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)主動(dòng)跟蹤測(cè)量棱鏡的位移。(3)火箭從液氫加注起，地面瞄準(zhǔn)系統(tǒng)要在發(fā)射場(chǎng)無(wú)人的情況下，從后臺(tái)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，測(cè)量慣組棱鏡的位移并且控制導(dǎo)軌進(jìn)行跟蹤。對(duì)于上述瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，如何在遠(yuǎn)控狀態(tài)下及時(shí)直觀的獲得火箭慣組棱鏡位移數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控跟蹤瞄準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，提供一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，以在遠(yuǎn)控狀態(tài)下及時(shí)直觀的獲得火箭慣組棱鏡位移數(shù)據(jù)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供地火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，包括成像模塊、圖像采集模塊、初始圖像處理模塊、位移后圖像處理模塊和顯示裝置，成像模塊用于捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像；圖像采集模塊用于采集所述成像模塊獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像，所述標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā)生位移后的位移后圖像；初始圖像處理模塊根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值；位移后圖像處理模塊根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；顯示裝置用于顯示所述位移量。上述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述成像模塊包括一瞄準(zhǔn)儀和一 CXD攝像機(jī)，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置在所述瞄準(zhǔn)儀上，所述瞄準(zhǔn)儀的鏡頭上設(shè)置有十字分化線。上述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述初始圖像處理模塊包括:字符模板建立模塊，其根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立所述第一坐標(biāo)值；十字線標(biāo)定模塊，其用于標(biāo)定所述十字分化線的中心與所述鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，以獲得所述標(biāo)定位置的坐標(biāo)；長(zhǎng)度標(biāo)定模塊，其用于標(biāo)定所述CCD攝像機(jī)的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)。上述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述第一坐標(biāo)值及所述第二坐標(biāo)值通過(guò)矩陣表示。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量方法，包括:S100，通過(guò)一成像模塊捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像的步驟；S130，采集所述成像模塊獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像步驟，所述標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā)生位移后的位移后圖像；S200，初始圖像處理步驟，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值；S300，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；以及S400，顯示所述位移量步驟。上述的測(cè)量方法，其中，在所述SlOO步驟中，所述成像模塊包括一瞄準(zhǔn)儀和一 CXD攝像機(jī)，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置在所述瞄準(zhǔn)儀上，所述瞄準(zhǔn)儀的鏡頭上設(shè)置有十字分化線。

上述的測(cè)量方法，其中，在所述S200步驟中，包括字符模板建立步驟S210，根據(jù)初始圖像創(chuàng)建字符的模板文件，及根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立所述第一坐標(biāo)值。上述的測(cè)量方法，其中，在所述S200步驟中，包括十字線標(biāo)定步驟S220，用于標(biāo)定所述十字分化線的中心與所述鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，以獲得所述標(biāo)定位置的坐標(biāo)。上述的測(cè)量方法，其中，在所述S200步驟中，包括長(zhǎng)度標(biāo)定步驟S230，用于標(biāo)定所述CCD攝像機(jī)的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)。上述的測(cè)量方法，其中，在所述長(zhǎng)度標(biāo)定步驟中，包括標(biāo)定出CCD攝像機(jī)在長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)步驟。上述的測(cè)量方法，其中，在所述S300步驟中，包括:S310，灰度分割，形態(tài)學(xué)篩選步驟；S320，根據(jù)第i個(gè)字符模板找到相似度最高的位移后圖像I ; S330，判斷相似度分?jǐn)?shù)是否高于一第一閾值，若是，進(jìn)行步驟S340，若不是，進(jìn)行步驟 S350 ；S340,獲取位移后圖像I的位置,計(jì)算出火箭的位移量Oi ；S350, i的值加1，并保存為i ；S360，判斷i是否< η，η為標(biāo)識(shí)符號(hào)的個(gè)數(shù)，若是，返回執(zhí)行步驟S320 ;若不是，執(zhí)行步驟S370 ；S370，判斷位移量Oi的個(gè)數(shù)，若Oi的個(gè)數(shù)等于I，執(zhí)行步驟S380 ;若Oi的個(gè)數(shù)等于2，執(zhí)行步驟S390 ;若Oi的個(gè)數(shù)大于等于3，執(zhí)行步驟S3110 ；S380，判斷相似度分?jǐn)?shù)是否小于一第二閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400;若是，執(zhí)行步驟S3112 ；S390，判斷兩個(gè)位移量Oi的差值是否在超出一第一設(shè)定值或任何一個(gè)位移量(^所對(duì)應(yīng)的相似分?jǐn)?shù)小于一第三閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3114 ；S3110，判斷多個(gè)位移量Oi相互間的差值是否超出一第二設(shè)定值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3116 ；S3112,剔除該位移量Oi,只顯示初始圖像；S3114,剔除該兩個(gè)位移量Oi,只顯示初始圖像；S3116，刪掉偏離多個(gè)位移量Oi的平均值最大的位移量Oi，并返回執(zhí)行步驟S370。上述的測(cè)量方法，其中，在所述S400步驟中，當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)等于I時(shí)，顯示該一個(gè)Oi的值；當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)大于I時(shí)，顯示多個(gè)Oi的平均值。
本發(fā)明的有益功效在于，通過(guò)成像模塊及兩個(gè)圖像處理模塊的配合使用，兩個(gè)圖像處理模塊接收來(lái)自成像模塊的目標(biāo)圖像，并對(duì)圖像中的目標(biāo)進(jìn)行特征識(shí)別，解算出火箭的位移，作為跟蹤瞄準(zhǔn)的輸入判據(jù)，而且能夠?qū)鸺睦忡R位置狀態(tài)和瞄準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行可視化、智能化的跟蹤。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為一實(shí)施例的標(biāo)識(shí)符號(hào)的初始圖像；圖3為一實(shí)施例的標(biāo)識(shí)符號(hào)的位移后圖像；圖4為本發(fā)明的火箭偏擺、沉降的測(cè)量方法的原理框圖；圖5為本發(fā)明的火箭偏擺、沉降的測(cè)量方法的控制流程圖。其中，附圖標(biāo)記100-測(cè)量系統(tǒng)10-成像模塊11-瞄準(zhǔn)儀12-CCD 攝像機(jī)130-圖像采集模塊20-初始圖像處理模塊21-字符模板建立模塊22-十字線標(biāo)定模塊23-長(zhǎng)度標(biāo)定模塊30-位移后圖像處理模塊31-計(jì)算比較模塊40-顯示裝置SlOO S400 步驟200-被測(cè)目標(biāo)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。由于新一代的運(yùn)載火箭的地面瞄準(zhǔn)系統(tǒng)與以往運(yùn)載火箭的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)有較大的區(qū)另IJ，需要在遠(yuǎn)控狀態(tài)下及時(shí)直觀的獲得火箭慣組棱鏡位移數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控跟蹤瞄準(zhǔn)。本發(fā)明基于新一代的運(yùn)載火箭的以下原理:火箭上采用捷聯(lián)慣組初始定向方式，即火箭的慣組棱鏡與火箭的箭體剛性固聯(lián)，箭體隨風(fēng)擺的運(yùn)動(dòng)及日照、加注等造成的變形，將1:1傳遞給慣組棱鏡，使慣組棱鏡發(fā)生位移或方位扭轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)火箭的箭體的位置變化即為火箭的慣組棱鏡位置變化，基于此，本發(fā)明于火箭相應(yīng)高度的殼體表面設(shè)置標(biāo)識(shí)符號(hào)(如圖2中的Μ、Z、H、B、K字符，當(dāng)然，此處的Μ、Z、H、B、K字符只是舉例，在實(shí)際使用中亦可以是別的任何方便識(shí)別的字符)，通過(guò)成像模塊、圖像采集模塊和兩個(gè)圖像處理模塊對(duì)標(biāo)識(shí)符號(hào)進(jìn)行捕獲、提取和處理，獲得標(biāo)識(shí)符號(hào)偏離初始位置的距離，標(biāo)識(shí)符號(hào)移動(dòng)的實(shí)際距離即為火箭偏擺、沉降的實(shí)際距離。以下就對(duì)本發(fā)明的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)100進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖1所示，為了滿足新一代的運(yùn)載火箭的地面瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的需求，本發(fā)明提供的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)100，包括成像模塊10、圖像采集模塊130、初始圖像處理模塊20、位移后圖像處理模塊30以及顯示裝置40，其中，成像模塊10用于捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像，此處的火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)對(duì)應(yīng)為圖1中的被測(cè)目標(biāo)200 ;圖像采集模塊130用于采集成像模塊10獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像，標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā)生位移后的位移后圖像，初始圖像如圖2所示，位移后圖像如圖3所示；初始圖像處理模塊20根據(jù)成像模塊10的像素計(jì)算初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值；位移圖像處理模塊30根據(jù)成像模塊10的像素計(jì)算位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；顯示裝置40用于顯示所述位移量。成像模塊10可以包括一瞄準(zhǔn)儀11和一 CXD攝像機(jī)12，CXD攝像機(jī)12設(shè)置在瞄準(zhǔn)儀11上，瞄準(zhǔn)儀11的鏡頭上設(shè)置有十字分化線。初始圖像處理模塊20包括字符模板建立模塊21、十字線標(biāo)定模塊22、長(zhǎng)度標(biāo)定模塊23，字符模板建立模塊21根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立第一坐標(biāo)值；十字線標(biāo)定模塊22用于標(biāo)定所述十字分化線的中心與所述鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，以獲得所述標(biāo)定位置的坐標(biāo)；長(zhǎng)度標(biāo)定1 塊23用于標(biāo)定CCD攝像機(jī)12的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)；位移后圖像處理模塊30主要包括一計(jì)算比較模塊31，其用于計(jì)算所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值變化以計(jì)算出火箭的位移量。字符模板建立模塊21運(yùn)行時(shí)需要提供較好的環(huán)境條件和較少的干擾，具體而言，可將火箭上的待識(shí)別的目標(biāo)棱鏡中心與瞄準(zhǔn)儀10的鏡頭上的十字分劃線的中心重合，采集一幅較好的圖像(即初始圖像)，獲取其中的字符，并記錄此時(shí)十字分劃線的中心位置與字符之間的關(guān)系，以如圖2中的M、Z、H、B、K五個(gè)字符為例，記錄的是此時(shí)十字分劃線的中心位置與Μ、Z、H、B、K五個(gè)字符之間的關(guān)系，該關(guān)系可以通過(guò)矩陣表示，并將位置關(guān)系和字符模板存入系統(tǒng)參數(shù)文件。當(dāng)字符位置，筆劃粗細(xì)，寬度、高度或字符本身發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)用該模塊，重新保存字符模板。十字線標(biāo)定模塊22用于標(biāo)定十字分劃線的中心與鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，標(biāo)定時(shí)，目標(biāo)為白背景，此時(shí)需要識(shí)別十字分劃線的中心位置，將十字分劃線中心位置對(duì)應(yīng)在CXD攝像機(jī)上的坐標(biāo)存入系統(tǒng)參數(shù)文件。長(zhǎng)度標(biāo)定模塊23用于標(biāo)定CXD攝像機(jī)12的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)，由于待識(shí)別目標(biāo)架設(shè)距離不確定，所以CCD攝像機(jī)上一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)處目標(biāo)的實(shí)際長(zhǎng)度也不確定，該長(zhǎng)度標(biāo)定模塊23標(biāo)定出CCD攝像機(jī)像素在長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的毫米數(shù)。如圖4所示，采用上述測(cè)量系統(tǒng)對(duì)火箭偏擺、沉降進(jìn)行測(cè)量時(shí)，包括:S100，通過(guò)成像模塊10捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像的步驟。S130，采集成像模塊10獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像步驟，所述標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā) 生位移后的位移后圖像。該步驟通過(guò)圖像采集模塊130來(lái)完成，此處的圖像采集模塊130可以為圖像采集卡。S200，初始圖像處理步驟，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值。
S300，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量。S400，顯示所述位移量步驟。在所述S200步驟中，火箭轉(zhuǎn)場(chǎng)后，由于慣組棱鏡初始安裝的不確定性，需進(jìn)行粗瞄，初尋找慣組棱鏡中心法線在瞄準(zhǔn)間的位置，并且標(biāo)定、存儲(chǔ)慣組棱鏡的初始位置，建立標(biāo)識(shí)字符的模版文件并計(jì)算各個(gè)標(biāo)識(shí)字符中心位置到慣組棱鏡中心的轉(zhuǎn)換矩陣(即，根據(jù)初始圖像創(chuàng)建字符的模板文件，及根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立所述第一坐標(biāo)值)。標(biāo)定工作進(jìn)行時(shí)需要保證箭體標(biāo)識(shí)字符周圍環(huán)境光線均勻明亮，無(wú)遮擋、煙霧，箭體無(wú)明顯搖擺等。在通過(guò)成像模塊10捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像后，尤其是在獲得位移后圖像之前，最好對(duì)整個(gè)系統(tǒng)先初始化，如初始化圖像采集卡等，并對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行判斷，如環(huán)境條件發(fā)生了變化，則需要重新采集初始圖像，并重新十字線標(biāo)定(亦叫零點(diǎn)標(biāo)定)和長(zhǎng)度標(biāo)定，根據(jù)重新采集初始圖像、重新標(biāo)定的零點(diǎn)坐標(biāo)及重新長(zhǎng)度標(biāo)定后獲得的轉(zhuǎn)換矩陣得到第一坐標(biāo)值。如外部環(huán)境條件沒(méi)有發(fā)生變化，可直接采用系統(tǒng)參數(shù)文件中儲(chǔ)存的零點(diǎn)坐標(biāo)及轉(zhuǎn)換矩陣。此處的外部環(huán)境條件例如是標(biāo)識(shí)符號(hào)位置、筆劃粗細(xì)、寬度、高度或字符本身發(fā)生變化。如圖5所示，本發(fā)明的位移后圖像處理步驟包括:S310，灰度分割，形態(tài)學(xué)篩選步驟。S320，根據(jù)第i個(gè)字符模板找到相似度最高的位移后圖像I。仍以上述M、Z、H、B、K五個(gè)字符為例，每個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)字符模板，即，有五個(gè)字符模板，在該步驟中，若先根據(jù)字符M來(lái)計(jì)算火箭的位移量，則需要根據(jù)第一個(gè)字符模板(即M字符模板)找到位移后的M字符圖像。S330，判斷相似度分?jǐn)?shù)是否高于一第一閾值，若是，進(jìn)行步驟S340，若不是，進(jìn)行步驟S350。此處的第一閾值可為80 90，如，判斷位移后的M字符圖像與M字符模板的相似度分?jǐn)?shù)是否為80 90。 S340，獲取位移后圖像I的位置，計(jì)算出火箭的位移量Op仍以M字符為例，計(jì)算出位移后的M字符圖像的位置，該位置即為前述的第二坐標(biāo)值，將該第二坐標(biāo)值與M字符模板的初始坐標(biāo)值(即第一坐標(biāo)值)相比較得到火箭的位移量OpS350，i的值加1，并保存為i。S360，判斷i是否彡n，n為標(biāo)識(shí)符號(hào)的個(gè)數(shù)(如圖2的實(shí)施例中，η的值為5)，若是，返回執(zhí)行步驟S320 ;若不是，執(zhí)行步驟S370。S370，判斷位移量Oi的個(gè)數(shù)，若Oi的個(gè)數(shù)等于I，執(zhí)行步驟S380 ;若Oi的個(gè)數(shù)等于2，執(zhí)行步驟S390 ;若Oi的個(gè)數(shù)大于等于3，執(zhí)行步驟S3110。S380，判斷相似度分?jǐn)?shù)是否小于一第二閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400;若是，執(zhí)行步驟S3112。此處的第二閾值可為95 99，圖5給出的實(shí)施例中第二閾值為99。S390，判斷兩個(gè)位移量Oi的差值是否超出一第一設(shè)定值或任何一個(gè)位移量Oi所對(duì)應(yīng)的相似分?jǐn)?shù)小于一第三閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3114。在圖5的實(shí)施例中，該第三閾值為90。需要說(shuō)明的是，該第一設(shè)定值主要用來(lái)判斷兩個(gè)位移量Oi的差別，在實(shí)際使用中，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。S3110，判斷多個(gè)位移量Oi相互間的差值是否超出一第二設(shè)定值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3116。需要說(shuō)明的是，該第二設(shè)定值主要用來(lái)判斷多個(gè)位移量Oi相互間的差別，在實(shí)際使用中，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。S3112，剔除該位移量Oi，只顯示初始圖像。S3114,剔除該兩個(gè)位移量Oi,只顯示初始圖像。S3116，刪掉偏離多個(gè)位移量Oi的平均值最大的位移量Oi，并返回執(zhí)行步驟S370。在所述S400步驟中，當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)等于I時(shí)，顯示該一個(gè)Oi的值(如圖5中的S41步驟)；當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)大于I時(shí)，顯示多個(gè)Oi的平均值(如圖5中的S42、S43步驟)。在實(shí)際操作中，采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進(jìn)行火箭偏擺、沉降測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)人機(jī)交互界面進(jìn)行操作，于人機(jī)交互界面上設(shè)置“實(shí)時(shí)顯示”按鈕、“創(chuàng)建模版”按鈕，點(diǎn)擊人機(jī)交互界面上的“實(shí)時(shí)顯示”按鈕，主界面中的圖像開(kāi)始實(shí)時(shí)顯示。輸入箭體上各個(gè)標(biāo)識(shí)字符的實(shí)際寬度和高度(噴涂的寬度和高度值都為30mm或以上)，點(diǎn)擊“創(chuàng)建模版”按鈕，字符模板建立模塊會(huì)自動(dòng)分離出作為特征點(diǎn)的各個(gè)標(biāo)識(shí)字符。假如在文件參數(shù)規(guī)定路徑下沒(méi)有模板文件，字符模板建立模塊會(huì)自動(dòng)采集當(dāng)前標(biāo)識(shí)字符的圖像創(chuàng)建模板。并獲取各個(gè)標(biāo)識(shí)字符的中心位置，再根據(jù)十字分化線中心算出對(duì)應(yīng)于每個(gè)字符，該字符和棱鏡中心的轉(zhuǎn)換矩陣，并存儲(chǔ)下來(lái)。一幅圖像的每個(gè)字符都辨認(rèn)出來(lái)的瞬間，人機(jī)交互界面顯示出辨認(rèn)出來(lái)的各個(gè)字符，從而完成標(biāo)定過(guò)程。當(dāng)需要實(shí)時(shí)跟蹤的時(shí)候，點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)顯示”按鈕，系統(tǒng)就可以自動(dòng)判斷出慣組棱鏡相對(duì)于初始位置的位移極性及大小，并實(shí)時(shí)顯示在顯示裝置的主界面上，該顯示裝置可以是與人機(jī)交互界面一體的，也可以是分體的。對(duì)新一代運(yùn)載火箭采取上述方法來(lái)測(cè)量火箭的偏擺、沉降，有以下優(yōu)點(diǎn):(I)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，背景光強(qiáng)度一定范圍的變化不影響對(duì)標(biāo)識(shí)字符的識(shí)別，測(cè)量系統(tǒng)能適應(yīng)的光照度變化范圍為3001x-1000001x以上；(2)可以剔除貫穿整個(gè)視場(chǎng)的狹長(zhǎng)細(xì)線以及加強(qiáng)筋等對(duì)圖像識(shí)別的干擾，并能完整保留除掉干擾線后的字符。(3)當(dāng)由于外界干擾或遮擋的情況下，會(huì)導(dǎo)致CCD攝像頭采集到的字符數(shù)量不夠，但只要采集到至少I個(gè)字符，都可以推算出棱鏡中心位置，降低了對(duì)周圍環(huán)境條件的要求。(4)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，該方法可以在距離火箭25m距離下，測(cè)量火箭慣組棱鏡的位移量，測(cè)量分辨率達(dá)到Imm,識(shí)別精度達(dá)到5mm。(5)對(duì)慣組棱鏡的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和測(cè)量的處理時(shí)間在IOOms以內(nèi)。(6)能夠?qū)忡R位置狀態(tài)和瞄準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行可視化、智能化的跟蹤。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 成像模塊，用于捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像； 一圖像采集模塊，用于采集所述成像模塊獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像，所述標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā)生位移后的位移后圖像； 一初始圖像處理模塊，其根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值； 一位移后圖像處理模塊，其根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；以及 一顯示裝置，用于顯示所述位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述成像模塊包括一瞄準(zhǔn)儀和一 CXD攝像機(jī)，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置在所述瞄準(zhǔn)儀上，所述瞄準(zhǔn)儀的鏡頭上設(shè)置有十字分化線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述初始圖像處理模塊包括: 字符模板建立模塊，其根據(jù)初始圖像創(chuàng)建字符的模板文件，及根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立所述第一坐標(biāo)值； 十字線標(biāo)定模塊，其用于標(biāo)定所 述十字分化線的中心與所述鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，以獲得所述標(biāo)定位置的坐標(biāo)； 長(zhǎng)度標(biāo)定模塊，其用于標(biāo)定所述CCD攝像機(jī)的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一坐標(biāo)值及所述第二坐標(biāo)值通過(guò)矩陣表示。
5.一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量方法，其特征在于，包括: S100，通過(guò)一成像模塊捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像的步驟；S130，采集所述成像模塊獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像步驟，所述標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括標(biāo)識(shí)符號(hào)位于初始位置時(shí)的初始圖像及標(biāo)識(shí)符號(hào)發(fā)生位移后的位移后圖像； S200，初始圖像處理步驟，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值； S300，位移后圖像處理步驟，根據(jù)所述成像模塊的像素計(jì)算所述位移后圖像相對(duì)于所述標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)所述第二坐標(biāo)值相對(duì)所述第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；以及 S400,顯示所述位移量步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述SlOO步驟中，所述成像模塊包括一瞄準(zhǔn)儀和一 CXD攝像機(jī)，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置在所述瞄準(zhǔn)儀上，所述瞄準(zhǔn)儀的鏡頭上設(shè)置有十字分化線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述S200步驟中，包括字符模板建立步驟S210，根據(jù)初始圖像創(chuàng)建字符的模板文件，及根據(jù)初始圖像與十字分化線的中心位置關(guān)系建立所述第一坐標(biāo)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述S200步驟中，包括十字線標(biāo)定步驟S220，用于標(biāo)定所述十字分化線的中心與所述鏡頭零點(diǎn)間的關(guān)系，以獲得所述標(biāo)定位置的坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述S200步驟中，包括長(zhǎng)度標(biāo)定步驟S230，用于標(biāo)定所述CCD攝像機(jī)的像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述長(zhǎng)度標(biāo)定步驟中，包括標(biāo)定出CCD攝像機(jī)在長(zhǎng)、寬兩個(gè)方向每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際毫米數(shù)步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述S300步驟中，包括: S310，灰度分割，形態(tài)學(xué)篩選步驟； S320，根據(jù)第i個(gè)字符模板找到相似度最高的位移后圖像I ; S330,判斷相似度分?jǐn)?shù)是否高于一第一閾值，若是，進(jìn)行步驟S340，若不是，進(jìn)行步驟S350 ； S340，獲取位移后圖像I的位置，計(jì)算出火箭的位移量Oi ； S350, i的值加I，并保存為i ; S360，判斷i是否< η，η為標(biāo)識(shí)符號(hào)的個(gè)數(shù)，若是，返回執(zhí)行步驟S320 ;若不是，執(zhí)行步驟 S370 ； S370，判斷位移量Oi的個(gè)數(shù)，若Oi的個(gè)數(shù)等于1，執(zhí)行步驟S380 ;若(^的個(gè)數(shù)等于2，執(zhí)行步驟S390 ;若Oi的個(gè)數(shù)大于等于3，執(zhí)行步驟S3110 ； S380,判斷相似度分?jǐn)?shù)是否小于一第二閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3112 ； S390，判斷兩個(gè)位移量Oi的差值是否超出一第一設(shè)定值或任何一個(gè)位移量Oi所對(duì)應(yīng)的相似分?jǐn)?shù)小于一第三閾值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3114 ； S3110,判斷多個(gè)位移量Oi相互間的差值是否超出一第二設(shè)定值，若不是，執(zhí)行步驟S400 ;若是，執(zhí)行步驟S3116 ； S3112，剔除該位移量Oi，只顯示初始圖像； S3114,剔除該兩個(gè)位移量Oi,只顯示初始圖像； S3116，刪掉偏離多個(gè)位移量Oi的平均值最大的位移量Oi，并返回執(zhí)行步驟S370。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)量方法，其特征在于，在所述S400步驟中，當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)等于I時(shí)，顯示該一個(gè)Oi的值；當(dāng)位移量Oi的個(gè)數(shù)大于I時(shí)，顯示多個(gè)Oi的平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火箭偏擺、沉降的測(cè)量系統(tǒng)及方法，測(cè)量系統(tǒng)包括成像模塊、圖像采集模塊、初始圖像處理模塊、位移后圖像處理模塊和顯示裝置，成像模塊用于捕獲設(shè)置于火箭殼體上的至少一標(biāo)識(shí)符號(hào)并將其成像；圖像采集模塊用于采集成像模塊獲取的標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像，標(biāo)識(shí)符號(hào)圖像包括初始圖像及位移后圖像；初始圖像處理模塊根據(jù)成像模塊的像素計(jì)算所述初始圖像相對(duì)于一標(biāo)定位置的第一坐標(biāo)值；位移后圖像處理模塊根據(jù)成像模塊的像素計(jì)算位移后圖像相對(duì)于標(biāo)定位置的第二坐標(biāo)值，并根據(jù)第二坐標(biāo)值相對(duì)第一坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出火箭的位移量；顯示裝置用于顯示所述位移量。本發(fā)明能夠?qū)鸺睦忡R位置狀態(tài)和瞄準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行可視化、智能化的跟蹤。
文檔編號(hào)G01C11/36GK103090796SQ201110340328
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者柳雨杉, 賀長(zhǎng)水, 王巖, 丁爽, 吳中華, 姜華, 宋小艷 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院