CN112819879A - 搜索系统点迹坐标消像旋处理装置、方法及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种搜索系统点迹坐标消像旋处理装置、方法及可读存储介质。其中所述处理方法被执行时步骤有：S100根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；S200、根据所述点迹目标在所述平面图像左上角的图像坐标，获取所述轨迹目标在所述平面图像中心的中心坐标；S300、根据Angle的取值及所述中心坐标，获取所述点迹目标在一大地平面坐标系内对应所述中心坐标的平面坐标S400、根据所述平面坐标、获取所述大地平面坐标系内对应所述图像坐标的点迹坐标为。本发明通过实时采集的光电器件与车体之间的相对关系，车辆与大地之间的相对关系，即可获取点迹目标在大地平面坐标系下的航迹。

Description

搜索系统点迹坐标消像旋处理装置、方法及可读存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理及目标跟踪领域，具体而言，涉及一种搜索系统点迹坐标消像旋处理装置、方法及可读存储介质。

背景技术

搜索系统通过全方位恒定速率的伺服扫描对目标采用边搜索边跟踪的技术来探测来袭的目标的方位、俯仰等信息，对上级武器系统数据目标的航迹信息。搜索系统一般采用被动探测的方法，在雷达盲区或者被干扰的时候起到积极的作用，是雷达探测系统的一种重要补充探测系统。

搜索系统在进行过程中受到车体震动的影响，相对大地上存在一定横摇角和纵摇角，同时搜索系统的观点器件需要稳定在一定俯仰角上进行搜索，这样导致光电图像，诸如红外搜索画面存在像旋。

图像的像旋作用使得提取的点迹不在目标的真实大地空间中，那么为了提高点迹的精度必须在图像中消除像旋。

同时，搜索系统在进行间的时候横摇角和纵摇角一般小于10度以内，经过数学分析像旋最大值在15度左右，从图像上观察效果来看不会受到太大的影响。但是图像的旋转带来了图像点迹的提取误差，影响后续目标的航迹精度，最终影响到系统的指标。考虑到图像的旋转是基于视场中心的，目标距离视场中心越远，像旋导致的误差更大，那么搜索系统必须对提取的点迹坐标进行处理。

发明内容

本发明实施例至少公开一种搜索系统点迹坐标消像旋处理方法。通过本发明的处理方法可以在未配套消像旋装置的前提下，通过实时采集的光电器件与车体之间的相对关系，实时采集的车辆与大地之间的相对关系，即可获取点迹目标在大地平面坐标系下的航迹。

为了实现上述内容，本实施例中所述处理方法被执行时步骤有：

S100、根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；

S200、设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K；根据所述点迹目标在所述平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取所述轨迹目标在所述平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

S300、根据Angle的取值及所述中心坐标(px₁、pz₁)，获取所述点迹目标在一大地平面坐标系内对应所述中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，

px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；

pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁；

S400、根据所述平面坐标(px₂、pz₂)、获取所述大地平面坐标系内对应所述图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)；

在本发明公开的一些实施例中，

S100配置为：

S110、根据车体相对大地测量坐标系的姿态，获取一姿态转换矩阵；

S120、设立一所述大地测量坐标系内的向量L，获取向量L在所述图像坐标系内的向量MG，MG为姿态转换矩阵及向量L的乘积；

S130、根据向量MG解算像旋角度Angle，Angle＝atan(MG(x)，MG(z))。

在本发明公开的一些实施例中，

S110配置为：

S111、根据车体相对大地测量坐标系的纵摇角度P获取纵摇转换矩阵MP，

S112、根据车体相对大地测量坐标系的横摇角度R获取横摇转换矩阵MR，

S120配置为获取向量MG，MG＝MR·MP·L。

在本发明公开的一些实施例中，

S110配置有：

S113、根据光电器件相对所述车体坐标系的方位角度A获取方位转换矩阵MA,

S120配置为获取向量MG，MG＝MA·MR·MP·L。

在本发明公开的一些实施例中，

S110配置有：

S114、根据光电器件相对所述车体坐标系的俯仰角度E获取俯仰转换矩阵ME，

S120配置为获取向量MG，MG＝ME·MA·MR·MP·L。

本发明实施例至少公开一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有执行如所述搜索系统点迹坐标消像旋处理方法的程序。

本发明实施例至少公开一种搜索系统点迹坐标消像旋处理装置。

所述处理装置包括解算模块、图像坐标模块及大地坐标模块；

所述解算模块配置为根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；

所述图像坐标模块配置为设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K；根据所述点迹目标在所述平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取所述轨迹目标在所述平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

所述大地坐标模块配置为根据Angle的取值及所述中心坐标(px₁、pz₁)，获取所述点迹目标在一大地平面坐标系内对应所述中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁；以及，根据所述平面坐标(px₂、pz₂)、获取所述大地平面坐标系内对应所述图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)；

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例中处理方法的流程图；

图2为实施例中像旋角度的示意图；

图3为实施例中平面图像的坐标示意图；

图4为图像坐标系与大地平面坐标系的坐标转换示意图；

图5为实施例中S100步骤的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出。下面的详细描述中示出许多具体细节，以便提供对各种所描述的实施方案的充分理解。但是，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，各种所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下，没有详细地描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络，以免不必要地使实施方案的各方面晦涩难懂。

还将理解的是，虽然在一些情况下，术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一接触可被命名为第二接触，并且类似地，第二接触可被命名为第一接触，而不脱离各种所描述的实施方案的范围。第一接触和第二接触两者都是接触，但是它们不是同一接触。

在本文中对各种所描述的实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的，而并非旨在进行限制。如在对各种所述实施方案中的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个”(“a”、“an”)和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。还将理解的是，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是，术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。

如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”(“when”或“upon”)或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为意思是“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

本实施例公开一种搜索系统点迹坐标消像旋处理方法。所述处理方法被执行在车载服务器或远端的云服务器中。

所述车载服务器或云服务器一般包括存储器及处理器。其中存储器主要包括存储程序区和存储数据区；其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序，以及本实施例涉及的程序等。以及，存储数据区可存储根据使用所创建的数据，包括本实施例中涉及的显示屏上显示的应用的相关设置信息或使用情况信息等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件，及其他易失性固态存储器件。处理器提供高速运算能力，能够调用及执行存储器中存储的程序。

本实施例中对于车载服务器或云服务器的选择，一般根据对车辆的部署要求确定；优选的，本实施例中搜索系统点迹坐标消像旋处理方法被执行在车载服务器。

本实施例中搜索系统在进行过程中受到车体震动的影响，相对大地上存在一定的横摇角和纵摇角，同时搜索系统的光电器件需要相对车体稳定在一定的方位及俯仰角进行搜索。这些因素会导致光电器件，如红外探测搜索画面存在像旋。

为了克服搜索系统存在的客观问题，本实施例中搜索系统点迹坐标消像旋处理方法在被执行在车载服务器时步骤如图1所示。

本实施例中在执行图1中示出的步骤前，先对本实施例中处理方法涉及的各坐标系作出定义。

具体的，定义大地测量坐标系如下：以车体中心为原点，Y轴正向指向正北、Z轴正向垂直地面向上，X轴正向指向水平面正东。定义车体坐标系如下：以车体中心为原点，Y轴正向指向车首，Z轴在包含Y轴且垂直于惯性设备安装基准平面的车体纵向对称平面内，且与Y轴垂直向上为正，X轴的正向按照右手定则确定。定义光电坐标系如下：以图像探测器为原点，Y轴指向视轴方向，Z轴垂直于设备安装面向上，X轴的确定按照右手定则确定。定义图像坐标系如下：以图像中心为原点，Z轴向上为正，X轴垂直于Z轴向右为正。

S100、根据车体相对大地的姿态、光电器件相对车体的姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内如图2示出的像旋角度Angle。

S200、设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K。请参考图3，根据点迹目标在平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取轨迹目标在平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

S300、请参考图4，根据Angle的取值及中心坐标(px₁、pz₁)，获取点迹目标在一大地平面坐标系内对应中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，

px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；

pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁。

S400、根据平面坐标(px₂、pz₂)获取大地平面坐标系内对应图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)。

其中，

那么本实施例搜索系统能够在未配备光学消旋装置的情况下，优化对点迹目标的处理精度，降低了搜索系统的成本，并且减轻了搜索系统的体积及重量。

进一步的，本实施例中车体相对大地的姿态所指，车体相对大地的纵摇角度及横摇角度；光电器件相对车体的姿态所指，光电器件相对车体的方位角度及俯仰角度。

那么本实施例中车载服务器在执行S100时具体步骤如图5示出。

S111、根据车体的车体坐标系相对大地测量坐标系的纵摇角度P获取纵摇转换矩阵MP，

S112、根据车体的车体坐标系相对大地测量坐标系的横摇角度R获取横摇转换矩阵MR，

S113、根据光电器件的光电坐标系相对所述车体坐标系的方位角度A获取方位转换矩阵MA,

S114、根据光电器件的光电坐标系相对所述车体坐标系的俯仰角度E获取俯仰转换矩阵ME，

S120、设立一所述大地测量坐标系内的向量L，获取向量L在所述图像坐标系内的向量MG，MG＝ME·MA·MR·MP·L。

S130、根据向量MG解算像旋角度Angle，Angle＝atan(MG(x)，MG(z))。

那么本实施例中处理方法是通过车体与大地的相对姿态、光电器件与车体的相对姿态，来解算一大地测量坐标系下点迹目标在图像坐标系中的像旋角度。那么本实施例中的车载服务器仅通过实时采集的光电器件与车体之间的相对关系，实时采集的车辆与大地之间的相对关系，即可获取每一帧大地平面坐标系下的点迹坐标为(px₃、pz₃)，即获取点迹目标在大地平面坐标系下的航迹。

进一步的，本实施例公开一种可读存储介质。所述可读存储介质存储有执行如前述步骤S100到S400、S100中搜索系统点迹坐标消像旋处理方法的程序。

同时，本实施例公开一种搜索系统点迹坐标消像旋处理装置。

所述处理装置包括解算模块、图像坐标模块及大地坐标模块；

解算模块配置为根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；

图像坐标模块配置为设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K；根据点迹目标在平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取轨迹目标在平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

大地坐标模块配置为根据Angle的取值及中心坐标(px₁、pz₁)，获取点迹目标在一大地平面坐标系内对应中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；

pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁；以及，根据平面坐标(px₂、pz₂)、获取大地平面坐标系内对应图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)；

应当注意，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微第二处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在第二处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的具体实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

以上该仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种搜索系统点迹坐标消像旋处理方法，其特征在于，

所述处理方法被执行时步骤有：

S100、根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；

S200、设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K；根据所述点迹目标在所述平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取所述轨迹目标在所述平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

S300、根据Angle的取值及所述中心坐标(px₁、pz₁)，获取所述点迹目标在一大地平面坐标系内对应所述中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，

px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；

pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁；

S400、根据所述平面坐标(px₂、pz₂)、获取所述大地平面坐标系内对应所述图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)；

2.如权利要求1所述的搜索系统点迹坐标消像旋处理方法，其特征在于，

S100配置为：

S110、根据车体相对大地测量坐标系的姿态，获取一姿态转换矩阵；

S120、设立一所述大地测量坐标系内的向量L，获取向量L在所述图像坐标系内的向量MG，MG为姿态转换矩阵及向量L的乘积；

S130、根据向量MG解算像旋角度Angle，Angle＝atan(MG(x)，MG(z))。

3.如权利要求2所述的搜索系统点迹坐标消像旋处理方法，其特征在于，

S110配置为：

S111、根据车体相对大地测量坐标系的纵摇角度P获取纵摇转换矩阵MP，

S112、根据车体相对大地测量坐标系的横摇角度R获取横摇转换矩阵MR，

S120配置为获取向量MG，MG＝MR·MP·L。

4.如权利要求3所述的搜索系统点迹坐标消像旋处理方法，其特征在于，

S110配置有：

S113、根据光电器件相对所述车体坐标系的方位角度A获取方位转换矩阵MA,

S120配置为获取向量MG，MG＝MA·MR·MP·L。

5.如权利要求4所述的搜索系统点迹坐标消像旋处理方法，其特征在于，

S110配置有：

S114、根据光电器件相对所述车体坐标系的俯仰角度E获取俯仰转换矩阵ME，

S120配置为获取向量MG，MG＝ME·MA·MR·MP·L。

6.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有执行如权利要求1到5任一项所述搜索系统点迹坐标消像旋处理方法的程序。

7.一种搜索系统点迹坐标消像旋处理装置，其特征在于，

所述处理装置包括解算模块、图像坐标模块及大地坐标模块；

所述解算模块配置为根据车体姿态解算大地测量坐标系内点迹目标在图像坐标系内的像旋角度Angle；

所述图像坐标模块配置为设立平面图像的水平方向像素值为J，垂直方向的像素值为K；根据所述点迹目标在所述平面图像左上角的图像坐标(px₀、pz₀)，获取所述轨迹目标在所述平面图像中心的中心坐标(px₁、pz₁)，

所述大地坐标模块配置为根据Angle的取值及所述中心坐标(px₁、pz₁)，获取所述点迹目标在一大地平面坐标系内对应所述中心坐标(px₁、pz₁)的平面坐标(px₂、pz₂)，px₂＝cos(Angle)*px₁+sin(Angle)*pz₁；pz₂＝-sin(Angle)*px₁+cos(Angle)*pz₁；以及，根据所述平面坐标(px₂、pz₂)、获取所述大地平面坐标系内对应所述图像坐标(px₀、pz₀)的点迹坐标为(px₃、pz₃)；

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