CN109990657B - 一种基于图像配准的无靶校枪方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于图像配准的无靶校枪方法，包括选择一个具有实体面的场景，将待校准枪械对着所述实体面；使用瞄准具采集一帧包含该实体面的图像I0，保持待校准枪械方位不变，进行一次射击，在所述实体面留下一个弹着点；使用所述瞄准具再采集一帧包含所述实体面的图像I0，将图像I1作为待配准图像与图像I0进行图像配准，将配准后的图像进行帧相减得到ΔI＝I′0‑I′1，在ΔI图像中记录弹着点的位置坐标(x1,y1)；计算弹着点的位置坐标与图像中心位置坐标之间的位置偏差值(Δx，Δy)，作为弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。通过本发明，士兵可在野外无靶标的情况下进行校枪，并能够有效解决人工测量弹着点和靶心距离引入的人为误差，减少人工测量工作量，提高瞄准具校准精度。

Description

一种基于图像配准的无靶校枪方法
技术领域
本发明涉及枪械的保养和维护领域，具体涉及一种基于图像配准的无靶校枪方法。
背景技术
在士兵打枪的过程中，为了保证枪支的射击精度，需要在射击前对枪支进行校准。目前，枪支的校准主要采用射击后，通过测量靶面上弹着点和靶心之间的物理距离偏差，作为弹着点的偏移量，来对瞄准具进行校准，这种枪支校准方式主要存在以下几点问题：
1.容易受到人为测量误差的影响，从而增大射击误差。
2.需要测量瞄准具与靶面的实际距离，通过瞄准具与靶面的实际距离以及弹着点和靶心之间的物理距离，计算出瞄准具的瞄准心的像素偏移量。
3.枪械校准工作量较大，人工反复测量费时费力，实用性不强
4.在野外作战中，如果枪械更换瞄具，需要重新校枪，很难找到一个标准的靶标来完成校枪。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于图像配准的无靶校枪方法，无需标准的靶标就可完成校枪，能适用于野外作战，且能有效解决人工测量弹着点和靶心距离引入的人为误差，减少人工测量工作量，提高瞄准具校准精度，本发明的技术方案如下：
一种基于图像配准的无靶校枪方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，选择一个具有实体面的场景，将待校准枪械对着所述实体面；
步骤2，使用待校准枪械的瞄准具采集一帧包含该实体面的图像I0，保持待校准枪械方位不变，然后进行一次射击，使子弹在所述实体面留下一个弹着点的痕迹；
步骤3，使用待校准枪械的瞄准具再采集一帧包含所述实体面的图像I1，将图像I1作为待配准图像与图像I0进行图像配准。
步骤4，得到配准后的图像I′0和I′1后，将配准后的图像进行帧相减得到ΔI＝I′0-I′1，在ΔI图像中检测出弹着点，然后记录弹着点在ΔI图像中的位置坐标(x1,y1)；
步骤4，计算弹着点的位置坐标(x1,y1)与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，作为弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
进一步地，所述方法还包括：
重复步骤1-3至少一次，从而得到多组弹着点的位置坐标；
对多组所述弹着点的位置坐标求平均，得到弹着点的位置坐标平均值
Figure GDA0003065170120000021
计算位置坐标平均值
Figure GDA0003065170120000022
与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的偏差值
Figure GDA0003065170120000023
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准，通过多次求取位置坐标，使计算出来的偏差值更精准。
进一步地，所述方法还包括：
重复步骤1-4至少一次，从而计算出多组弹着点位置坐标与图像中心位置坐标之间的位置偏差值；
对多组位置偏差值求平均，得到位置偏差平均值
Figure GDA0003065170120000024
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
进一步地，所述具有实体面的场景可以为土墙或土堆。
进一步地，步骤4具体为：弹着点的位置坐标(x1,y1)与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，对待校准枪械瞄准具的瞄准心移动(Δx，Δy)个像素，完成对瞄准具的校准。
进一步地，步骤3中：ΔI图像中检测出的差异最大的点，即为所述弹着点。
本发明的有益效果：
相比于传统的校枪方法，本发明的校枪方法不需要靶标即可实现精准的校枪，具有很高的实用性，通过本发明的技术方案，士兵可在野外无靶标的情况下进行校枪，并能够有效解决人工测量弹着点和靶心距离引入的人为误差，减少人工测量工作量，提高瞄准具校准精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于图像配准的无靶校枪方法流程图；
图2位本发明实例提供的一种基于图像配准的无靶校枪方法的原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种基于图像配准的无靶校枪方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，选择一个具有实体面的场景，将待校准枪械对着所述实体面；
步骤2，使用待校准枪械的瞄准具采集一帧包含该实体面的图像I0，保持待校准枪械方位不变，然后进行一次射击，使子弹在所述实体面留下一个弹着点的痕迹；
步骤3，使用待校准枪械的瞄准具再采集一帧包含所述实体面的图像I1，将图像I1作为待配准图像与图像I0进行图像配准；得到配准后的图像I′0和I′1后，将配准后的图像进行帧相减得到ΔI＝I′0-I′1，在ΔI图像中检测出弹着点，然后记录弹着点在ΔI图像中的位置坐标(x1,y1)；
步骤4，计算弹着点的位置坐标(x1,y1)与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，作为弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
其中，步骤3中，图像配准方法采用但不局限于基于空间变换域方法、基于特征点的配准方法等；在ΔI图像中检测出弹着点的检测方法包括但不限于局部对比度最大法、局部信噪比最大法、局部显著性最大法等。
本发明利用图像配准算法，在野外无标准靶标的情况下，只需要一个具有实体面的场景，且只需要射击一枪即可计算出弹着点的偏移量，相比于传统的校枪方法，本发明的校枪方法不需要靶标即可实现精准的校枪，具有很高的实用性，通过本发明的技术方案，士兵可在野外无靶标的情况下进行校枪，并能够有效解决人工测量弹着点和靶心距离引入的人为误差，减少人工测量工作量，提高瞄准具校准精度，并能够测量瞄准具离靶面的距离。
其中，本发明，在采集第一帧图像I0至射击前，保持待校准枪械方位不变，从而使第一帧图像的图像中心点对应实体面的位置即是射击时瞄准具的瞄准心所对的位置。
优选地，所述方法还包括：
重复步骤1-3至少一次，从而得到多组弹着点的位置坐标；
对多组所述弹着点的位置坐标求平均，得到弹着点的位置坐标平均值
Figure GDA0003065170120000041
计算位置坐标平均值
Figure GDA0003065170120000042
与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的偏差值
Figure GDA0003065170120000051
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
优选地，所述方法还包括：
重复步骤1-4至少一次，从而计算出多组弹着点位置坐标与图像中心位置坐标之间的位置偏差值；
对多组位置偏差值求平均，得到位置偏差平均值
Figure GDA0003065170120000052
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
优选地，所述具有实体面的场景可以为土墙或土堆。
优选地，步骤4具体为：弹着点的位置坐标(x1,y1)与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，对待校准枪械瞄准具的瞄准心移动(Δx，Δy)个像素，完成对瞄准具的校准。
上述实施例中，由于图像是直接用待校准枪械的瞄准具采集的，即弹着点在实体面上的物理偏移量反应在瞄准具上就是弹着点的位置坐标(x1,y1)与图像中心位置坐标(x0,y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，直接将待校准枪械瞄准具的瞄准心移动(Δx，Δy)个像素，即完成对瞄准具的校准，而无需再将弹着点在实体面上的物理偏移量转换成在瞄准具上的偏移量。
优选地，步骤3中：通过帧相减后，ΔI图像中检测出的差异最大的点，即为所述弹着点。
其中，差异最大的点可以是局部对比度最大、局部信噪比最大或局部显著性最大的点。
此外，根据弹着点在图像上的成像像素个数、光学参数及探测器参数，通过小孔成像，并能够测量瞄准具离靶面的距离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种基于图像配准的无靶校枪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，选择一个具有实体面的场景，将待校准枪械对着所述实体面；
步骤2，使用待校准枪械的瞄准具采集一帧包含该实体面的图像I0，保持待校准枪械方位不变，然后进行一次射击，使子弹在所述实体面留下一个弹着点的痕迹；
步骤3，使用待校准枪械的瞄准具再采集一帧包含所述实体面的图像I1，将图像I1作为待配准图像与图像I0进行图像配准，得到配准后的图像I′0和I′1后，将配准后的图像进行帧相减得到ΔI＝I′0-I′1，在ΔI图像中检测出弹着点，并记录弹着点在ΔI图像中的位置坐标(x1，y1)；
步骤4，计算弹着点的位置坐标(x1，y1)与图像中心位置坐标(x0，y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，作为弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准；
其中，步骤4具体为：弹着点的位置坐标(x1，y1)与图像中心位置坐标(x0，y0)之间的位置偏差值(Δx，Δy)，对待校准枪械瞄准具的瞄准心移动(Δx，Δy)个像素，完成对瞄准具的校准；
其中，所述具有实体面的场景为土墙或土堆。
2.根据权利要求1所述的基于图像配准的无靶校枪方法，其特征在于，所述方法还包括：
重复步骤1-3多次，从而得到多组弹着点的位置坐标；
对多组所述弹着点的位置坐标求平均，得到弹着点的位置坐标平均值
Figure FDA0003183000920000011
计算位置坐标平均值
Figure FDA0003183000920000012
与图像中心位置坐标(x0，y0)之间的偏差值
Figure FDA0003183000920000013
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
3.根据权利要求1所述的基于图像配准的无靶校枪方法，其特征在于，所述方法还包括：
重复步骤1-4多次，从而计算出多组弹着点位置坐标与图像中心位置坐标之间的位置偏差值；
对多组位置偏差值求平均，得到位置偏差平均值
Figure FDA0003183000920000021
作为最终弹着点的偏移量，对待校准枪械的瞄准具进行校准。
4.根据权利要求1所述的基于图像配准的无靶校枪方法，其特征在于，步骤3中：ΔI图像中检测出的差异最大的点，即为所述弹着点。
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