CN113554687B - 无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质 - Google Patents

无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质，涉及无人机技术领域，其技术方案要点是：在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；将以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像对应的第一坐标集、第二坐标集；将同一目标框的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；以等效偏移量和等效偏移角度对无人机弹载发射进行偏移校准控制。本发明有效降低了发射误差，同时提高了无人机弹载发射的准确度和发射效率。

Description

无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，它涉及无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质。
背景技术
随着无人机技术快速发展，无人机弹载技术在城市反恐作战、户外救援、火灾救援等发方面得以广泛应用。无人机弹载装置一般执行的是争分夺秒的紧急任务，所以对无人机弹载发射的准确度和发射效率要求尤为严格。
目前，为了提升无人机弹载命中率，一般是采用大仰角、大过载方式进行发射，使得弹体发射后具备极高的初始速度。然而，现有无人机弹载发射主要是依据目标框标注方式实现目标对象的识别，在受到复杂环境下的环境因素影响以及机体运行过程的自身振动影响，如风、雨，导致无人机弹载高速发射方式相对于短距离直射方向存在较大的发射偏移误差；此外，在目标框标准目标对象时也存在显示延迟，常常需要进行多次对准识别才能完成精准标注，在一定程度同时降低了无人机弹载发射的准确度和发射效率。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供无人机弹载发射偏移校准控制方法、系统、终端及介质。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了无人机弹载发射偏移校准控制方法，包括以下步骤：
配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别；
在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；
将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集；
根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；
对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；
以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制。
进一步的，所述圆周偏移角度的计算公式具体为：
Figure 897644DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 466029DEST_PATH_IMAGE002
表示第二图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure 885509DEST_PATH_IMAGE003
表示第二图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 830331DEST_PATH_IMAGE004
表示第一图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure 510711DEST_PATH_IMAGE005
表示第一图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 781156DEST_PATH_IMAGE006
表示第一图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure 687932DEST_PATH_IMAGE007
表示第一图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 702024DEST_PATH_IMAGE008
表示第二图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure 643435DEST_PATH_IMAGE009
表示第二图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 81851DEST_PATH_IMAGE010
表示圆周偏移角度，顺时钟为正，逆时针为负。
进一步的，所述坐标轴偏移量的计算公式具体为：
Figure 334978DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 28128DEST_PATH_IMAGE012
表示第i个边缘目标框的坐标轴偏移量；
Figure 89625DEST_PATH_IMAGE013
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的X轴坐标；
Figure 967451DEST_PATH_IMAGE014
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Y轴坐标；
Figure 707874DEST_PATH_IMAGE015
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Z轴坐标；
Figure 939135DEST_PATH_IMAGE016
第二图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标；
Figure 714193DEST_PATH_IMAGE017
第一图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标。
进一步的，所述等效偏移量为各个边缘目标框所对应坐标轴偏移量的均值。
进一步的，所述等效差异系数的计算过程具体为：
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的X轴坐标与等效偏移量的X轴坐标的X轴差值，并依据各个边缘目标框所对应X轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到X轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Y轴坐标与等效偏移量的Y轴坐标的Y轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Y轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Y轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Z轴坐标与等效偏移量的Z轴坐标的Z轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Z轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Z轴系数；
以X轴系数、Y轴系数以及Z轴系数之和作为多个坐标轴偏移量的等效差异系数。
进一步的，所述等效偏移角度的计算公式具体为：
Figure 638286DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 131585DEST_PATH_IMAGE019
表示等效偏移角度；
Figure 494433DEST_PATH_IMAGE010
表示圆周偏移角度；
Figure 999364DEST_PATH_IMAGE020
表示等效差异系数。
进一步的，相邻所述边缘目标框相对于中心目标框的夹角度数范围为10°-30°。
第二方面，提供了无人机弹载发射偏移校准控制系统，包括：
识别配置模块，用于配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别；
图像截取模块，用于在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；
坐标构建模块，用于将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集；
偏移分解模块，用于根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；
等效分析模块，用于对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；
校准控制模块，用于以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明结合不同频帧下的第一图像和第二图像中中心目标框、边缘目标框的坐标分析得到两次标注的偏移情况，并以过滤显示延迟等效分析得到精准的等效偏移量和等效偏移角度，通过等效偏移量和等效偏移角度对目标对象进行识别偏移校准，有效降低了发射误差，同时提高了无人机弹载发射的准确度和发射效率；
2、本发明通过对第一图像和第二图像同时进行圆周偏移角度和坐标轴偏移量，有效避免了无人机以中心为轴的旋转偏移影响到坐标轴偏移量的计算，使得不同情况的偏移计算精准可靠。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：无人机弹载发射偏移校准控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别；
S2：在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；
S3：将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集；
S4：根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；
S5：对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；
S6：以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制。
圆周偏移角度的计算公式具体为：
Figure 218992DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 936937DEST_PATH_IMAGE002
表示第二图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure 244422DEST_PATH_IMAGE003
表示第二图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 728493DEST_PATH_IMAGE004
表示第一图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure 119023DEST_PATH_IMAGE005
表示第一图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 196700DEST_PATH_IMAGE006
表示第一图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure 698089DEST_PATH_IMAGE007
表示第一图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 36666DEST_PATH_IMAGE008
表示第二图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure 473464DEST_PATH_IMAGE009
表示第二图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 163071DEST_PATH_IMAGE010
表示圆周偏移角度，顺时钟为正，逆时针为负。
需要说明的是，公式中的两种取其一均可独立计算得到圆周偏移角度。而为了防止数据采集的误差性，可以考虑同时采用两个公式独立计算，并将两个独立计算结果求平均值或以权重系数求解权重值得到最终的圆周偏移角度。
坐标轴偏移量的计算公式具体为：
Figure 812358DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 536601DEST_PATH_IMAGE012
表示第i个边缘目标框的坐标轴偏移量；
Figure 3354DEST_PATH_IMAGE013
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的X轴坐标；
Figure 790044DEST_PATH_IMAGE014
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Y轴坐标；
Figure 630306DEST_PATH_IMAGE015
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Z轴坐标；
Figure 84421DEST_PATH_IMAGE016
第二图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标；
Figure 987655DEST_PATH_IMAGE017
第一图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标。需要说明的是，坐标轴偏移量是依据圆周偏移角度的计算结果进行计算的。
在本实施例中，等效偏移量为各个边缘目标框所对应坐标轴偏移量的均值。此外，为了考虑对坐标轴偏移的显示延迟进行深度过滤，等效偏移量也可以采用各个边缘目标框所对应坐标轴偏移量的共同值作为等效偏移量。
等效差异系数的计算过程具体为：计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的X轴坐标与等效偏移量的X轴坐标的X轴差值，并依据各个边缘目标框所对应X轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到X轴系数；计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Y轴坐标与等效偏移量的Y轴坐标的Y轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Y轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Y轴系数；计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Z轴坐标与等效偏移量的Z轴坐标的Z轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Z轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Z轴系数；以X轴系数、Y轴系数以及Z轴系数之和作为多个坐标轴偏移量的等效差异系数。
等效偏移角度的计算公式具体为：
Figure 527221DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 908523DEST_PATH_IMAGE019
表示等效偏移角度；
Figure 341779DEST_PATH_IMAGE010
表示圆周偏移角度；
Figure 291280DEST_PATH_IMAGE020
表示等效差异系数。
相邻边缘目标框相对于中心目标框的夹角度数范围为10°-30°。
实施例2：无人机弹载发射偏移校准控制系统，如图2所示，包括识别配置模块、图像截取模块、坐标构建模块、偏移分解模块、等效分析模块和校准控制模块。
其中，识别配置模块，用于配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别。图像截取模块，用于在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像。坐标构建模块，用于将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集。偏移分解模块，用于根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量。等效分析模块，用于对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度。校准控制模块，用于以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制。
工作原理：本发明结合不同频帧下的第一图像和第二图像中中心目标框、边缘目标框的坐标分析得到两次标注的偏移情况，并以过滤显示延迟等效分析得到精准的等效偏移量和等效偏移角度，通过等效偏移量和等效偏移角度对目标对象进行识别偏移校准，有效降低了发射误差，同时提高了无人机弹载发射的准确度和发射效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.无人机弹载发射偏移校准控制方法，其特征是，包括以下步骤：
配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别；
在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；
将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集；
根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；
对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；
以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制；
所述等效差异系数的计算过程具体为：
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的X轴坐标与等效偏移量的X轴坐标的X轴差值，并依据各个边缘目标框所对应X轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到X轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Y轴坐标与等效偏移量的Y轴坐标的Y轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Y轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Y轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Z轴坐标与等效偏移量的Z轴坐标的Z轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Z轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Z轴系数；
以X轴系数、Y轴系数以及Z轴系数之和作为多个坐标轴偏移量的等效差异系数；
所述等效偏移角度的计算公式具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 145971DEST_PATH_IMAGE002
表示等效偏移角度；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示圆周偏移角度；
Figure 740901DEST_PATH_IMAGE004
表示等效差异系数。
2.根据权利要求1所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法，其特征是，所述圆周偏移角度的计算公式具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 284009DEST_PATH_IMAGE006
表示第二图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示第二图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 530051DEST_PATH_IMAGE008
表示第一图像中第i个边缘目标框的X轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示第一图像中第i个边缘目标框的Y轴坐标；
Figure 585732DEST_PATH_IMAGE010
表示第一图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示第一图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 418690DEST_PATH_IMAGE012
表示第二图像中中心目标框的X轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示第二图像中中心目标框的Y轴坐标；
Figure 483598DEST_PATH_IMAGE003
表示圆周偏移角度，顺时钟为正，逆时针为负。
3.根据权利要求2所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法，其特征是，所述坐标轴偏移量的计算公式具体为：
Figure 50058DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示第i个边缘目标框的坐标轴偏移量；
Figure 542220DEST_PATH_IMAGE016
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的X轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Y轴坐标；
Figure 862474DEST_PATH_IMAGE018
表示i边缘目标框坐标轴偏移量的Z轴坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
第二图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标；
Figure 199914DEST_PATH_IMAGE020
第一图像中第i个边缘目标框的Z轴坐标。
4.根据权利要求1所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法，其特征是，所述等效偏移量为各个边缘目标框所对应坐标轴偏移量的均值。
5.根据权利要求1所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法，其特征是，相邻所述边缘目标框相对于中心目标框的夹角度数范围为10°-30°。
6.无人机弹载发射偏移校准控制系统，其特征是，包括：
识别配置模块，用于配置中心目标框以及分布在中心目标框四周的边缘目标框对目标对象进行识别；
图像截取模块，用于在预设时间周期内截取目标对象识别过程中不同频帧下的第一图像和第二图像；
坐标构建模块，用于将第一图像和第二图像空间校准后，以目标对象为原点建立空间坐标系，并分别获取第一图像、第二图像中各个目标框的空中坐标值，得到对应的第一坐标集、第二坐标集；
偏移分解模块，用于根据第一坐标集、第二坐标集将同一目标框在第一图像和第二图像中显示的空间偏移量同时沿圆周方向和坐标轴方向分解，得到圆周偏移角度和坐标轴偏移量；
等效分析模块，用于对不同目标框的坐标轴偏移量进行等效分析后得到等效偏移量和等效差异系数，并依据等效差异系数对圆周偏移角度进行差异校正后得到等效偏移角度；
校准控制模块，用于以等效偏移量和等效偏移角度组成的校准参数对无人机弹载发射进行偏移校准控制；
所述等效差异系数的计算过程具体为：
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的X轴坐标与等效偏移量的X轴坐标的X轴差值，并依据各个边缘目标框所对应X轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到X轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Y轴坐标与等效偏移量的Y轴坐标的Y轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Y轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Y轴系数；
计算边缘目标框所对应坐标轴偏移量的Z轴坐标与等效偏移量的Z轴坐标的Z轴差值，并依据各个边缘目标框所对应Z轴差值的绝对值计算得到平均差值，得到Z轴系数；
以X轴系数、Y轴系数以及Z轴系数之和作为多个坐标轴偏移量的等效差异系数；
所述等效偏移角度的计算公式具体为：
Figure 623811DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 490136DEST_PATH_IMAGE002
表示等效偏移角度；
Figure 750216DEST_PATH_IMAGE003
表示圆周偏移角度；
Figure 360189DEST_PATH_IMAGE004
表示等效差异系数。
7.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任意一项所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法。
8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行实现如权利要求1-5中任意一项所述的无人机弹载发射偏移校准控制方法。
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