CN113610896A - 一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法及系统，其方法包括，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，出现搜索框；当目标进入搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使踪框跟随目标移动，当目标在相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出相机视野范围后结束跟踪任务；根据目标在跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到目标移动的距离，再结合时间，计算出目标的速度；基于简易火控瞄具的自身姿态，对目标的速度进行处理，得到目标提前量。本发明在跟踪目标之前无需瞄准目标，降低发现目标的难度，实质性的降低了操作手的要求；同时本发明在计算提前量时考虑了瞄具的自身姿态，可以有效提升弹道解算可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及瞄具提前量计算领域，具体涉及一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法及系统。
背景技术
随着现代化武器的发展，射击时在知道风速、大气压力、湿度等环境因素的前提下，对攻击目标的当前位置、运动速度等的精确判断是决定射击成功与否的关键因素，需要长期的经验积累和反复的试验调整，且因为不同的操作手各自的身体因素和经验不同，所以在射击时需要校准的参数也不尽相同。
在现有的提前量测量过程中，需要先将瞄准镜光轴(十字线中心)瞄准射击目标，才可以发出锁定指令并锁定射击目标，形成锁定框，并转入目标跟踪状态。此方法仍然需要操作手先发现目标，在外界背景复杂的情况下发现目标难度大，因此并未实质性降低操作手要求，没有完全体现出提前量测量的优势；同时，在该现有技术中并没有考虑瞄具自身姿态在目标跟踪时的改变，导致解算误差偏大，解算结果不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法及系统，有效提升了弹道解算可靠性，可降低对狙击手的要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法，包括以下步骤，
S1，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；
S2，当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
S3，根据所述目标在所述跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到所述目标移动的距离，再结合所述目标在所述跟踪框内从首帧目标图像坐标到末帧目标图像坐标所用的时间，计算出所述目标的速度；
S4，基于所述简易火控瞄具的自身姿态，对所述目标的速度进行处理，得到目标提前量。
本发明的有益效果是：本发明一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法在跟踪目标之前无需瞄准目标，降低发现目标的难度，实质性的降低了操作手的要求，完全体现出提前量测量的优势；同时考虑到在跟踪目标过程中由于外部因素导致瞄具自身不稳定等，本发明在计算提前量时考虑了瞄具的自身姿态，可以有效提升弹道解算可靠性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述S2具体为，
S21，当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框此时所述简易火控瞄具处于跟踪状态；
S22，利用所述简易火控瞄具中的相机实时拍摄其视野范围内的原始YUV图像，并对所述原始YUV图像进行预处理，得到预处理YUV图像，隔帧对所述预处理YUV图像进行图像处理，从所述预处理YUV图像中找到目标图像；
S23，基于SAD算法计算出当前帧的所述目标图像的绝对误差和，并在当前帧所述目标图像中寻找与上一帧所述目标图像的绝对误差和最接近的目标图像坐标，并记录下来供下一帧所述目标图像使用，且循环执行所述S22-S23，直至从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像，结束所述跟踪状态。
采用上述进一步方案的有益效果是：本发明在图像处理时依据目标图像的SAD确定目标图像坐标位置信息，可实现精确跟踪目标和测量，保证目标图像坐标位置测量的准确性，进一步提高后期升弹道解算的可靠性；另外，在图像处理时，隔帧处理图像，可以不影响图像延迟。
进一步，在所述S22中，
对所述原始图像进行预处理的方法为，基于VPSS对所述原始YUV图像进行降噪处理；
隔帧对所述预处理YUV图像进行图像处理的方法为，调用YUVDataProc隔帧处理所述预处理YUV图像。
进一步，在所述S23中，基于SAD算法计算出当前帧所述目标图像的绝对误差和的方法为，
使用IVE硬件模块的HI_MPI_IVE_SAD函数，计算出当前帧所述目标图像的绝对误差和。
进一步，在所述S1中，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框，此时所述简易火控瞄具处于搜索状态；
在所述S2中，当从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像时，则返回至所述搜索状态。
进一步，在所述S4中，所述简易火控瞄具的自身姿态是在执行所述跟踪任务的过程中利用所述简易火控瞄具中的陀螺仪实时获取的。
进一步，在所述S4后，还包括如下步骤，
S5，根据所述目标提前量以及预先输入的风速数据和风向数据通过弹道解算得出弹着点，并在所述简易火控瞄具的屏幕中实时显示所述弹着点。
进一步，当在执行所述跟踪任务的过程中跟丢所述目标时，则自动结束所述跟踪任务。
进一步，在所述S4中，所述目标提前量具体为所述目标的速度乘以固定系数。
基于上式一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法，本发明还提供一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统。
一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统，包括以下模块，
搜索模块，其用于手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；
跟踪模块，其用于当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
目标速度计算模块，其用于根据所述目标在所述跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到所述目标移动的距离，再结合所述目标在所述跟踪框内从首帧目标图像坐标到末帧目标图像坐标所用的时间，计算出所述目标的速度；
目标提前量计算模块，其用于基于所述简易火控瞄具的自身姿态，对所述目标的速度进行处理，得到目标提前量。
本发明的有益效果是：本发明一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统在跟踪目标之前无需瞄准目标，降低发现目标的难度，实质性的降低了操作手的要求，完全体现出提前量测量的优势；同时考虑到在跟踪目标过程中由于外部因素导致瞄具自身不稳定等，本发明在计算提前量时考虑了瞄具的自身姿态，可以有效提升弹道解算可靠性。
附图说明
图1为本发明一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法的整体流程图；
图2为执行跟踪任务的具体流程图；
图3为本发明一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法，包括以下步骤，
S1，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；其中，此时所述简易火控瞄具处于搜索状态，IveThread线程启动；搜索框主要作用为限定目标检测的范围大小，有目标进入可变为跟踪框开启跟踪，无目标进入，根据设定时间超时自动退出；
S2，当目标进入所述搜索框后(手动)开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
S3，根据所述目标在所述跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到所述目标移动的距离，再结合所述目标在所述跟踪框内从首帧目标图像坐标到末帧目标图像坐标所用的时间，计算出所述目标的速度(单位为像素每秒)；
S4，基于所述简易火控瞄具的自身姿态，对所述目标的速度进行处理，得到目标提前量。
在本具体实施例中，如图2所示：
所述S2具体为，
S21，当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框此时所述简易火控瞄具处于跟踪状态；
S22，利用所述简易火控瞄具中的相机实时拍摄其视野范围内的原始YUV图像，并基于VPSS对所述原始YUV图像进行预处理(该预处理具体为降噪处理)，得到预处理YUV图像，调用YUVDataProc函数隔帧对所述预处理YUV图像进行图像处理，从所述预处理YUV图像中找到目标图像；其中，调用YUVDataProc函数是获取到目标图像并进行运算的整个过程(含SAD算法过程及循环获取目标图像并处理过程)。
S23，基于SAD算法计算出当前帧的所述目标图像的绝对误差和，并在当前帧所述目标图像中寻找与上一帧所述目标图像的绝对误差和最接近的目标图像坐标，并记录下来供下一帧所述目标图像使用，且循环执行所述S22-S23，直至从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像，结束所述跟踪状态；具体的，当从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像时，则返回至所述搜索状态；另外，当在执行所述跟踪任务的过程中跟丢所述目标时，则自动结束所述跟踪任务。
其中，SAD算法是一种图像匹配算法，其基本思想为差的绝对值之和；此算法常用于图像块匹配，将每个像素对应数值之差的绝对值求和，据此估计两个图像块的相似度。在本具体实施例中，具体使用IVE硬件模块的HI_MPI_IVE_SAD函数实现SAD算法；其中，HI_MPI_IVE_SAD函数有三种模式，即计算两幅图像按4*4或8*8或16*16像素分块，并将SAD图像按16bit或8bit进行阈值化输出；本具体实施例使用4*4像素的分割方法，将目标图像64*64分为若干4*4的区块，输出16bit结果，搜索图像分辨率96*72，目标图像分辨率64*64。
本发明在图像处理时依据目标图像的SAD确定目标图像坐标位置信息，可实现精确跟踪目标和测量，保证目标图像坐标位置测量的准确性，进一步提后期升弹道解算的可靠性；另外，在图像处理时，隔帧处理图像，可以不影响图像延迟。
在本具体实施例中：
在所述S4中，所述简易火控瞄具的自身姿态是在执行所述跟踪任务的过程中利用所述简易火控瞄具中的陀螺仪实时获取的。
在所述S4中，所述目标提前量具体为所述目标的速度乘以固定系数。
在所述S4后，还包括如下步骤，
S5，根据所述目标提前量以及预先输入的风速数据和风向数据通过弹道解算得出弹着点，并在所述简易火控瞄具的屏幕中实时显示所述弹着点；其中，风速数据和风向数据是在手动开启简易火控瞄具的搜索任务之前输入的，即在简易火控瞄具中输入风速数据和风向数据手动开启搜索任务。
基于上式一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法，本发明还提供一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统。
如图3所示，一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统，包括以下模块，
搜索模块，其用于手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；
跟踪模块，其用于当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
目标速度计算模块，其用于根据所述目标在所述跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到所述目标移动的距离，再结合所述目标在所述跟踪框内从首帧目标图像坐标到末帧目标图像坐标所用的时间，计算出所述目标的速度；
目标提前量计算模块，其用于基于所述简易火控瞄具的自身姿态，对所述目标的速度进行处理，得到目标提前量。
本发明一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法及系统在跟踪目标之前无需瞄准目标，降低发现目标的难度，实质性的降低了操作手的要求，完全体现出提前量测量的优势，可实现自动或辅助发现目标、跟踪目标，提升目标运动速度解算效率；同时考虑到在跟踪目标过程中由于外部因素导致瞄具自身不稳定等，本发明在计算提前量时考虑了瞄具的自身姿态，可以有效提升弹道解算可靠性。
本发明的在光电瞄准具基础上增加智能图像处理，能够自动或者辅助狙击手快速发现图像中的目标，进行目标识别和跟踪测量，实时计算目标与子弹弹着点的位置误差，辅助狙击手进行步枪的辅助击发或者自动击发，可以极大提高狙击手对目标的发现概率和射击命中率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；
S2，当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
S3，根据所述目标在所述跟踪框内的首帧目标图像坐标和末帧目标图像坐标，得到所述目标移动的距离，再结合所述目标在所述跟踪框内从首帧目标图像坐标到末帧目标图像坐标所用的时间，计算出所述目标的速度；
S4，基于所述简易火控瞄具的自身姿态，对所述目标的速度进行处理，得到目标提前量。
2.根据权利要求1所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：所述S2具体为，
S21，当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，此时所述简易火控瞄具处于跟踪状态；
S22，利用所述简易火控瞄具中的相机实时拍摄其视野范围内的原始YUV图像，并对所述原始YUV图像进行预处理，得到预处理YUV图像，隔帧对所述预处理YUV图像进行图像处理，从所述预处理YUV图像中找到目标图像；
S23，基于SAD算法计算出当前帧的所述目标图像的绝对误差和，并在当前帧所述目标图像中寻找与上一帧所述目标图像的绝对误差和最接近的目标图像坐标，并记录下来供下一帧所述目标图像使用，且循环执行所述S22-S23，直至从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像，结束所述跟踪状态。
3.根据权利要求2所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S22中，
对所述原始图像进行预处理的方法为，基于VPSS对所述原始YUV图像进行降噪处理；
隔帧对所述预处理YUV图像进行图像处理的方法为，调用YUVDataProc隔帧处理所述预处理YUV图像。
4.根据权利要求2所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S23中，基于SAD算法计算出当前帧所述目标图像的绝对误差和的方法为，
使用IVE硬件模块的HI_MPI_IVE_SAD函数，计算出当前帧所述目标图像的绝对误差和。
5.根据权利要求2所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S1中，手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框，此时所述简易火控瞄具处于搜索状态；
在所述S2中，当从所述预处理YUV图像中找不到所述目标图像时，则返回至所述搜索状态。
6.根据权利要求1至5任一项所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S4中，所述简易火控瞄具的自身姿态是在执行所述跟踪任务的过程中利用所述简易火控瞄具中的陀螺仪实时获取的。
7.根据权利要求1至5任一项所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S4后，还包括如下步骤，
S5，根据所述目标提前量以及预先输入的风速数据和风向数据通过弹道解算得出弹着点，并在所述简易火控瞄具的屏幕中实时显示所述弹着点。
8.根据权利要求1至5任一项所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：当在执行所述跟踪任务的过程中跟丢所述目标时，则自动结束所述跟踪任务。
9.根据权利要求1至5任一项所述的简易火控瞄具中目标提前量测量方法，其特征在于：在所述S4中，所述目标提前量具体为所述目标的速度乘以固定系数。
10.一种简易火控瞄具中目标提前量测量系统，其特征在于：包括以下模块，
搜索模块，其用于手动开启简易火控瞄具的搜索任务，使所述简易火控瞄具的屏幕中出现搜索框；
跟踪模块，其用于当目标进入所述搜索框后开启跟踪任务，将搜索框变为跟踪框，并使所述踪框跟随所述目标移动，当所述目标在所述简易火控瞄具的相机视野范围内移动预设时间或预设距离或移出所述相机视野范围后结束跟踪任务；
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