一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動控制技術(shù)，特別是一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法。
【背景技術(shù)】
[0002]狙擊作為特種作戰(zhàn)的一種戰(zhàn)斗模式，可以遠距離有效擊毀敵重要目標或精確射殺敵有生力量。要成為一名狙擊手，需要具備過人的射擊天賦，面對長時間、高強度的專業(yè)訓(xùn)練以及百里挑一的淘汰率。狙擊手在執(zhí)行任務(wù)的時候，需要忍受孤獨寂寞，始終保持頭腦清醒冷靜，在長時間的等待后，力求一擊斃命，同時面臨暴露被消滅的危險。因此，狙擊手在執(zhí)行任務(wù)時承受了巨大的心理和生理壓力，這種壓力會不同程度影響狙擊手的臨場發(fā)揮。
[0003]狙擊機器人作為一種智能化特種裝備，在具備狙擊手基本功能的基礎(chǔ)上，由于智能彈道修正計算的輔助，使得狙擊精度進一步提高；由于機械裝置自身的低熱量特性，使得被偵察器材發(fā)現(xiàn)的可能性進一步降低；由于不受人呼吸、心跳等武器射擊干擾因素的影像，使得狙擊的精度穩(wěn)定性進一步提高；由于自身的可維修性，使得狙擊的成本進一步降低；由于操控系統(tǒng)的簡易性，使得任何士兵都有成為狙擊手的可能。因此，研究狙擊機器人作為未來狙擊戰(zhàn)場的重要作戰(zhàn)力量，具有重要的科學(xué)意義和軍事價值。
[0004]國內(nèi)在武裝機器人領(lǐng)域未見有面世的成熟產(chǎn)品，在狙擊機器人領(lǐng)域更未見有顯著研究成果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法，在狙擊過程中，通過遙控偵查攝像機和可視化一體槍瞄鏡能夠快速進行目標瞄準。一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟I，設(shè)定偵查攝像機圖像中一點為原點建立直角坐標系，記錄可視化一體槍瞄準鏡準星在偵查攝像機圖像中的位置(XQ，y0);
[0007]步驟2，偵查攝像機進行掃描，若偵查攝像機圖像中出現(xiàn)目標，記錄此刻偵查攝像機相對初始位置的回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β，及目標在偵查攝像機圖像中的直角坐標系的位置(xi’yi);
[0008]步驟3，可視化一體槍瞄準鏡準星根據(jù)回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β在相應(yīng)方向上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度；
[0009]步驟4，在偵查攝像機圖像中的直角坐標系下，可視化一體槍瞄準鏡準星從(Χ0，yo)移動至(xi，yi)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:利用安裝在履帶式機器人上的寬視場偵查攝像機能快速確定目標所在區(qū)域，利用安裝在狙擊槍上的可視化一體槍瞄鏡可以快速鎖定目標所在區(qū)域。
[0011]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步描述。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明方法采用的系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明方法采用的系統(tǒng)總體框架示意圖。
[0014]圖3標定示意圖。
[00?5]圖4目標快速粗定位示意圖。
[0016]圖5目標精確瞄準示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2所示，本發(fā)明方案將狙擊步槍安裝在履帶機器人上方中間偏前位置，將狙擊步槍原有狙擊鏡替換為可視化一體槍瞄鏡，用于精確瞄準目標，狙擊步槍在回轉(zhuǎn)和俯仰兩個自由度上具有一定范圍的調(diào)節(jié)角度，狙擊槍的旋轉(zhuǎn)帶動可視化一體槍瞄鏡的旋轉(zhuǎn)，它們旋轉(zhuǎn)的方向和角度都相同；寬視場偵查攝像機安裝在狙擊槍右后位置，安裝高度高于狙擊槍，保證狙擊槍不擋住其視角，另外偵查攝像機在回轉(zhuǎn)和俯仰兩個自由度上具有一定的角度調(diào)節(jié)范圍，用于快速鎖定目標所在區(qū)域；圖傳電臺和數(shù)傳電臺天線分別安裝在偵查攝像機后面兩側(cè)，左邊為圖傳天線，右邊為數(shù)傳天線；圖傳電臺、數(shù)傳電臺、主控處理器及相關(guān)驅(qū)動器和角度傳感器都放置在履帶式機器人內(nèi)部;其中圖傳電臺實時將偵查攝像機和可視化一體槍瞄鏡的圖像傳回到操控端，顯示在操控端屏幕。數(shù)傳電臺實時發(fā)送狙擊手遙控命令給履帶式狙擊機器人并返回偵查攝像機和可視化一體槍瞄鏡旋轉(zhuǎn)的方向和角度。狙擊手通過操控端遙控狙擊槍進行狙擊。
[0019]上述系統(tǒng)特性:
[0020](I)利用安裝在機器人上的寬視場偵查攝像機能快速所定目標所在區(qū)域。
[0021](2)可視化一體槍瞄鏡可以快速鎖定目標所在區(qū)域。
[0022](3)利用操控端手動遙控可視化一體槍瞄鏡可以快速精確瞄準目標。
[0023](4)通過點擊操控端屏幕上目標可以更方便、更快捷精確瞄準目標。
[0024]如圖3所示，系統(tǒng)啟動后即進行標定，當操控端屏幕上可視化一體槍瞄鏡和寬視場偵查攝像機的圖像都為機器人正前方圖像時，記錄屏幕上可視化一體槍瞄鏡準星在寬視場偵查攝像機圖像中的位置(XQ，yQ)，設(shè)定偵查攝像機圖像左下角為坐標原點；另外結(jié)合角度傳感器標定并記錄可視化一體槍瞄鏡準星在操控端屏幕上沿水平和豎直方向移動單位距離可視化一體槍瞄鏡實際所轉(zhuǎn)的角度αχ和βγ。
[0025]如圖4所示，對目標快速粗定位時，首先狙擊手通過操控端遙控履帶式機器人行駛到合適位置，然后遙控寬視場偵查攝像機從左到右、從上到下進行目標掃描，直至操控端屏幕中出現(xiàn)目標，記錄該位置偵查攝像機相對初始位置的回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β。
[0026]如圖5所示，對目標精確瞄準時，首先可視化一體槍瞄鏡根據(jù)偵查攝像機回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β自動在相應(yīng)方向上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，這樣可視化一體槍瞄鏡準星即出現(xiàn)在操控端屏幕中(XQ，yQ)位置，然后通過手動遙控或點擊操控端屏幕上目標的方式將可視化一體槍瞄鏡槍瞄鏡準星瞄準屏幕上的目標，相應(yīng)的實際場景中狙擊槍即瞄準了狙擊目標:
[0027]I)狙擊手通過一直觀察操控端屏幕，可以清晰看到槍瞄鏡準星和目標相對位置，然后手動遙控狙擊槍使可視化一體槍瞄鏡準星瞄準圖像中的目標，即狙擊槍瞄準了目標；遙控指令通過數(shù)傳電臺發(fā)送給主控處理器，主控處理器隨即控制可視化一體槍瞄鏡(即狙擊槍)進行相應(yīng)方向和角度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)快速瞄準目標；
[0028]2)狙擊手通過點擊操控端屏幕中的目標以獲取其位置信息(X1，yi)，則狙擊槍和可視化一體槍瞄鏡在水平方向和豎直方向應(yīng)該旋轉(zhuǎn)的角度為(X1-XQ) Xax和(y1-yo) Χβγ，然后通過數(shù)傳電臺將旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送給主控處理器，主控處理器控制狙擊槍和可視化一體槍瞄鏡進行相應(yīng)方向和角度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)快速自動瞄準目標。
[0029]結(jié)合圖6，本發(fā)明的具體過程如下:
[0030]步驟I，偵查攝像機與可視化一體槍瞄鏡的標定方案
[0031]系統(tǒng)啟動后即進行標定，當操控端屏幕上可視化一體槍瞄鏡和偵查攝像機的圖像都為機器人正前方圖像時，記錄屏幕上可視化一體槍瞄鏡準星在偵查攝像機圖像中的位置(X0，yQ)，設(shè)定屏幕左下角為坐標原點；另外結(jié)合角度傳感器標定并記錄可視化一體槍瞄鏡準星在操控端屏幕上沿水平和豎直方向移動單位距離可視化一體槍瞄鏡實際所轉(zhuǎn)的角度
[0032]步驟2，目標快速粗定位方案
[0033]對目標快速粗定位時，首先狙擊手通過操控端遙控履帶式機器人行駛到合適位置，然后遙控偵查攝像機從左到右、從上到下進行目標掃描，直至操控端屏幕中出現(xiàn)目標，記錄該位置偵查攝像機相對初始位置的回轉(zhuǎn)角度a和俯仰角度β。
[0034]步驟3，目標快速精確瞄準方案
[0035]對目標精確瞄準時，首先可視化一體槍瞄鏡根據(jù)偵查攝像機回轉(zhuǎn)角度a和俯仰角度β自動在相應(yīng)方向上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，可視化一體槍瞄鏡準星即出現(xiàn)在操控端屏幕中(xo，yo)位置，然后通過手動遙控或點擊操控端屏幕上目標的方式將可視化一體槍瞄鏡槍瞄鏡準星瞄準屏幕上的目標，相應(yīng)的實際場景中狙擊槍即瞄準了狙擊目標:
[0036](I)通過觀察操控端屏幕，手動遙控可視化一體槍瞄鏡將其準星瞄準圖像中的目標，遙控指令通過數(shù)傳電臺發(fā)送給主控處理器，主控處理器隨即控制可視化一體槍瞄鏡(即狙擊槍)進行相應(yīng)方向和角度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)快速瞄準目標；
[0037](2)通過點擊操控端屏幕中的目標以獲取其位置信息(X1，yi)，則可視化一體槍瞄鏡在水平方向和豎直方向應(yīng)該旋轉(zhuǎn)的角度為(χι-χο) Xax和(y1-y()) Χβγ，然后通過數(shù)傳電臺將旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送給主控處理器，主控處理器控制可視化一體槍瞄鏡(即狙擊槍)進行相應(yīng)方向和角度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)快速自動瞄準目標。
【主權(quán)項】
1.一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，設(shè)定偵查攝像機圖像中一點為原點建立直角坐標系，記錄可視化一體槍瞄準鏡準星在偵查攝像機圖像中的位置(XQ，yo); 步驟2，偵查攝像機進行掃描，若偵查攝像機圖像中出現(xiàn)目標，記錄此刻偵查攝像機相對初始位置的回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β，及目標在偵查攝像機圖像中的直角坐標系的位置(χι,γι)； 步驟3，可視化一體槍瞄準鏡準星根據(jù)回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β在相應(yīng)方向上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度； 步驟4，在偵查攝像機圖像中的直角坐標系下，可視化一體槍瞄準鏡準星從(XO，yo)移動至(xi’yi)ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟4中可視化一體槍瞄準鏡準星在水平方向和豎直方向旋轉(zhuǎn)的角度為(X1-XQ) Xax和(y1-yo) XPy，其中ajP0y分別是可視化一體槍瞄鏡準星在操控端屏幕上沿水平和豎直方向移動單位距離可視化一體槍瞄鏡實際所轉(zhuǎn)的角度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于視頻的狙擊機器人快速精確瞄準方法，包括：步驟1，設(shè)定偵查攝像機圖像中一點為原點建立直角坐標系，記錄可視化一體槍瞄準鏡準星在偵查攝像機圖像中的位置(x0,y0)；步驟2，偵查攝像機進行掃描，若偵查攝像機圖像中出現(xiàn)目標，記錄此刻偵查攝像機相對初始位置的回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β，及目標在偵查攝像機圖像中的直角坐標系的位置(x1,y1)；步驟3，可視化一體槍瞄準鏡準星根據(jù)回轉(zhuǎn)角度α和俯仰角度β在相應(yīng)方向上旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度；步驟4，在偵查攝像機圖像中的直角坐標系下，可視化一體槍瞄準鏡準星從(x0,y0)移動至(x1,y1)。
【IPC分類】B25J13/00, B25J19/04, F41G1/00
【公開號】CN105547046
【申請?zhí)枴緾N201511024311
【發(fā)明人】蔡云飛, 朱建聲, 汪向東
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月30日