CN113706697B - 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统 - Google Patents

一种球形目标物射击精度的确定方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113706697B
CN113706697B CN202111038063.2A CN202111038063A CN113706697B CN 113706697 B CN113706697 B CN 113706697B CN 202111038063 A CN202111038063 A CN 202111038063A CN 113706697 B CN113706697 B CN 113706697B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coordinate system
reference coordinate
coordinates
endpoint
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111038063.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113706697A (zh
Inventor
孟偲
任龙飞
董晓桐
朱基聪
孙琼格
杨宇光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202111038063.2A priority Critical patent/CN113706697B/zh
Publication of CN113706697A publication Critical patent/CN113706697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113706697B publication Critical patent/CN113706697B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种球形目标物射击精度的确定方法及系统，方法包括：以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；根据弹道端点图像上多个标记点在基准坐标系下的坐标、多个标记点在第一参考坐标系下的坐标，确定第一端点在基准坐标系下的坐标；根据多个标记点在基准坐标系下的坐标、多个标记点在第二参考系下的坐标，确定第二端点在基准坐标系下的坐标；根据球心在基准坐标系下的坐标、第一端点在基准坐标系下的坐标，以及第二端点在基准坐标系下的坐标，确定球形目标物弹道的偏心量；偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。本发明通过计算球形目标物弹道的偏心量，能够在远距离准确地确定出球形目标物的射击精度。

Description

一种球形目标物射击精度的确定方法及系统
技术领域
本发明涉及目标物射击技术领域，特别是涉及一种球形目标物射击精度的确定方法及系统。
背景技术
对球形目标物进行远距离射击时，并不能保证每次射击都能通过球心，射击者需确定每一次射击时的球形目标物的射击精度，以便对射击方法或设备进行调整，保证下一次射击的射击精度，而目标物与射击者距离很远，射击者在射击点处不能直接确定射击精度。现有技术虽然在射击精度评估方面取得了一定进展，但是只能对近距离的一般靶面进行精度评估，且并不能直接应用于球形目标。因此，亟需一种远距离确定球形目标物射击精度的方法，进而保证射击精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种球形目标物射击精度的确定方法及系统，能够远程计算球形目标物的射击偏心量，进而准确地确定球形目标物的射击精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种球形目标物射击精度的确定方法，包括：
以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
在所述球形目标物的表面标记多个标记点；
获取所述球形目标物的弹道端点图像；所述弹道端点图像包括第一图像和第二图像；所述第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；所述第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标；所述第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标；所述第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
根据所述球心在基准坐标系下的坐标、所述第一端点在基准坐标系下的坐标和所述第二端点在基准坐标系下的坐标，确定所述球形目标物弹道的偏心量；所述偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
可选的，所述根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标，具体包括：
根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
根据所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标和所述第一转换矩阵，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标。
可选的，所述根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标，具体包括：
根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
根据所述第二端点在第二参考系下的坐标和所述第二转换矩阵，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标。
可选的，所述第一转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000021
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000022
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000023
是由
Figure BDA0003248088970000024
诱导确定的反对称矩阵；
所述第二转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000025
式中，T2'为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000031
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000032
是由
Figure BDA0003248088970000033
诱导确定的反对称矩阵。
可选的，所述偏心量的计算公式为：
Figure BDA0003248088970000034
其中：d为偏心量，
Figure BDA0003248088970000035
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure BDA0003248088970000036
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure BDA0003248088970000037
一种球形目标物射击精度的确定系统，包括：
基准坐标系构建模块，用于以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
标记模块，用于在所述球形目标物的表面标记多个标记点；
弹道端点图像获取模块，用于获取所述球形目标物的弹道端点图像；所述弹道端点图像包括第一图像和第二图像；所述第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；所述第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
第一端点坐标确定模块，用于根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标；所述第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
第二端点坐标确定模块，用于根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标；所述第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
偏心量计算模块，用于根据所述球心在基准坐标系下的坐标、所述第一端点在基准坐标系下的坐标和所述第二端点在基准坐标系下的坐标，确定所述球形目标物弹道的偏心量；所述偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
可选的，所述第一端点坐标确定模块，具体包括：
第一转换矩阵确定单元，用于根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
第一端点坐标确定单元，用于根据所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标和所述第一转换矩阵，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标。
可选的，所述第二端点坐标确定模块，具体包括：
第二转换矩阵确定单元，用于根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
第二端点坐标确定单元，用于根据所述第二端点在第二参考系下的坐标和所述第二转换矩阵，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标。
可选的，所述第一转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000041
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000042
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000043
是由
Figure BDA0003248088970000044
诱导确定的反对称矩阵；
所述第二转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000045
式中，T2'为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000046
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000047
是由
Figure BDA0003248088970000048
诱导确定的反对称矩阵。
可选的，所述偏心量的计算公式为：
Figure BDA0003248088970000049
其中：d为偏心量，
Figure BDA00032480889700000410
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure BDA00032480889700000411
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure BDA00032480889700000412
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种球形目标物射击精度的确定方法及系统，方法包括：以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；在球形目标物的表面标记多个标记点；获取球形目标物的弹道端点图像；根据弹道端点图像上多个标记点在基准坐标系下的坐标、多个标记点在第一参考坐标系下的坐标、以及第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定第一端点在基准坐标系下的坐标；根据多个标记点在基准坐标系下的坐标、多个标记点在第二参考系下的坐标、以及第二端点在第二参考系下的坐标，确定第二端点在基准坐标系下的坐标；根据球心在基准坐标系下的坐标、第一端点在基准坐标系下的坐标，以及第二端点在基准坐标系下的坐标，确定球形目标物弹道的偏心量；偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。本发明通过获取球形目标物的弹道端点图像，计算球形目标物弹道的偏心量，对球形目标物的精度进行量化表示，能够在远距离准确地确定出球形目标物的射击精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的球形目标物射击精度的确定方法流程图；
图2为本发明实施例所提供的球形目标物标记点示意图；
图3为本发明实施例所提供的球形目标物射击精度的确定系统结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种球形目标物射击精度的确定方法及系统，能够远程计算球形目标物的射击偏心量，进而准确地确定球形目标物的射击精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例所提供的球形目标物射击精度的确定方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种球形目标物射击精度的确定方法，包括：
步骤101：以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
步骤102：在球形目标物的表面标记多个标记点；球形目标物标记点示意图如图2所示。
步骤103：获取球形目标物的弹道端点图像；弹道端点图像包括第一图像和第二图像；第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
步骤104：根据第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定第一端点在基准坐标系下的坐标；第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
步骤104，具体包括：
根据第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
根据第一端点在第一参考坐标系下的坐标和第一转换矩阵，确定第一端点在基准坐标系下的坐标。
步骤105：根据第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定第二端点在基准坐标系下的坐标；第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
步骤105，具体包括：
根据第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
根据第二端点在第二参考系下的坐标和第二转换矩阵，确定第二端点在基准坐标系下的坐标。
具体的，第一转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000061
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000071
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000072
是由
Figure BDA0003248088970000073
诱导确定的反对称矩阵；
第二转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000074
式中，T2'为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000075
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000076
是由
Figure BDA0003248088970000077
诱导确定的反对称矩阵。
步骤106：根据球心在基准坐标系下的坐标、第一端点在基准坐标系下的坐标和第二端点在基准坐标系下的坐标，确定球形目标物弹道的偏心量；偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
偏心量的计算公式为：
Figure BDA0003248088970000078
其中：d为偏心量，
Figure BDA0003248088970000079
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure BDA00032480889700000710
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure BDA00032480889700000711
具体的，本发明提供的一种球形目标物射击精度的确定方法，具体包括如下步骤：
步骤一：在已知半径为R(单位为mm)的目标靶球表面上设置多个标记点，标记点如图2所示，标记点包括中心黑色实心大圆、周边黑色实心小圆、黑色实心小方块或黑色实心小三角形。
步骤二：以球心O为原点建立基准坐标系。参考地球经纬坐标系方式，以纬度0度平面为基准坐标系的XOY平面，以0度经度平面为基准坐标系的XOZ平面。
步骤三：打靶后，获取目标靶球球体表面含有弹道第一端点的图像I前和弹道第二端点的图像I后，I前和I后能够分别看到穿孔进入孔和穿出孔边缘。
步骤四：判断捕获I前和I后的相机的像素是否为方形像素，若否，则对图像进行预处理，使I前和I后上的像素均为边长相同的方形像素，从而保证目标靶球的轮廓投影为圆；若是，则执行步骤五。设目标靶球的轮廓投影C的圆心c的图像坐标为(uc,vc)(单位为像素)，C的半径为r(单位为像素)。显然，圆心c为目标靶球球心Oq的投影。
步骤五：以球心Oq为原点，以平行于图像平面I前的图像坐标系中U轴的直线为X轴，以平行于图像平面I前的图像坐标系中V轴的直线为Y轴，根据右手法则建立第一参考坐标系。U轴与X轴发方向相同，V轴和Y轴方向相同。
步骤六：以球心Oq为原点，以平行于图像平面I后的图像坐标系中U轴的直线为X轴，以平行于图像平面I后的图像坐标系中V轴的直线为Y轴，根据右手法则建立第二参考坐标系。U轴与X轴发方向相同，V轴和Y轴方向相同。
步骤七：分别确定基准坐标系与第一参考坐标系的转换矩阵(第一转换矩阵)，以及基准坐标系与第二参考坐标系的转换矩阵(第二转换矩阵)。
其中，第一转换矩阵和第二转换矩阵的确定方法相同，下面以第一转换矩阵为例具体说明：
(1)获取多个标记点在基准坐标系下的坐标Mi和在第一参考坐标系下的坐标M′i(i＝1,2,3)。目标靶球上的标记点是直径不同的圆斑时，通过椭圆检测来检测目标靶球上标记点；
获取标记点在图像I前上的图像坐标mi(ui,vi)，根据mi(ui,vi)，利用公式
Figure BDA0003248088970000081
计算标记点在第一参考坐标系XOY平面上的正投影坐标(x′i,y′i)；根据(x′j,y′i)，利用公式
Figure BDA0003248088970000082
计算标记点的z坐标，其中R为目标靶球半径，z′i为标记点的z坐标。
(2)计算第一转换矩阵。
对于I前上任意三非共线标记点，标记点在第一参考坐标系下的坐标M′i和在基准坐标系下的坐标Mi(i＝1,2,3)，令：
Figure BDA0003248088970000083
Figure BDA0003248088970000084
式中，
Figure BDA0003248088970000091
和
Figure BDA0003248088970000092
分别为第一基准向量和第二基准向量，
Figure BDA0003248088970000093
和
Figure BDA0003248088970000094
分别为第一参考向量和第二参考向量。
确定
Figure BDA0003248088970000095
和
Figure BDA0003248088970000096
分别为第一差向量和第二差向量。
判断第一差向量和第二差向量中是否存在零向量，得到第一判断结果；
若第一判断结果为是，则将零向量对应的基准向量作为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量；
若第一判断结果为否，则判断第一差向量与第二差向量是否平行，得到第二判断结果；
若第二判断结果为是，则利用公式
Figure BDA0003248088970000097
计算第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量；其中，
Figure BDA0003248088970000098
为参考坐标系与基准坐标系的旋转轴。
若第二判断结果为否，则利用公式
Figure BDA0003248088970000099
计算第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量；
判断旋转轴的单位方向矢量是否等于第一基准向量，得到第三判断结果；
若第三判断结果为是，则利用公式
Figure BDA00032480889700000910
计算第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角；其中，θn为参考坐标系与基准坐标系的旋转角。
若第三判断结果为否，则利用公式
Figure BDA00032480889700000911
计算第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角；
根据旋转轴的单位方向矢量和旋转角，确定第一转换矩阵为：
Figure BDA00032480889700000912
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA00032480889700000913
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA00032480889700000914
其中，u1x,u1y,u1z分别为
Figure BDA00032480889700000915
在x轴、y轴、z轴方向上的分量，
Figure BDA00032480889700000916
是由
Figure BDA00032480889700000917
诱导确定的反对称矩阵，
Figure BDA00032480889700000918
步骤八：由于参考坐标系(包括第一参考坐标系和第二参考坐标系)和基准坐标系的原点相同，所以同一点在参考坐标系和基准坐标系的坐标下的关系为：
Figure BDA0003248088970000101
步骤九：根据步骤八中的公式确定弹道的第一端点H1和第二端点H2在基准坐标系下坐标H1(x,y,z)和H2(x,y,z)。计算并将球心Oq到直线H1H2之间的距离d作为弹道的偏心量。
Figure BDA0003248088970000102
其中：d为偏心量，
Figure BDA0003248088970000103
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure BDA0003248088970000104
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure BDA0003248088970000105
图3为本发明实施例所提供的球形目标物射击精度的确定系统结构示意图。如图3所示，本发明还提供了一种球形目标物射击精度的确定系统，包括：
基准坐标系构建模块301，用于以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
标记模块302，用于在球形目标物的表面标记多个标记点；
弹道端点图像获取模块303，用于获取球形目标物的弹道端点图像；弹道端点图像包括第一图像和第二图像；第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
第一端点坐标确定模块304，用于根据第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定第一端点在基准坐标系下的坐标；第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
具体的，第一端点坐标确定模块304，具体包括：
第一转换矩阵确定单元，用于根据第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
第一端点坐标确定单元，用于根据第一端点在第一参考坐标系下的坐标和第一转换矩阵，确定第一端点在基准坐标系下的坐标。
第二端点坐标确定模块305，用于根据第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定第二端点在基准坐标系下的坐标；第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
具体的，第二端点坐标确定模块305，具体包括：
第二转换矩阵确定单元，用于根据第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
第二端点坐标确定单元，用于根据第二端点在第二参考系下的坐标和第二转换矩阵，确定第二端点在基准坐标系下的坐标。
第一转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000111
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000112
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000113
是由
Figure BDA0003248088970000114
诱导确定的反对称矩阵；
第二转换矩阵为：
Figure BDA0003248088970000115
式中，T2'为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure BDA0003248088970000116
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure BDA0003248088970000117
是由
Figure BDA0003248088970000118
诱导确定的反对称矩阵。
偏心量计算模块306，用于根据球心在基准坐标系下的坐标、第一端点在基准坐标系下的坐标和第二端点在基准坐标系下的坐标，确定球形目标物弹道的偏心量；偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
偏心量的计算公式为：
Figure BDA0003248088970000119
其中：d为偏心量，
Figure BDA00032480889700001110
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure BDA0003248088970000121
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure BDA0003248088970000122
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种球形目标物射击精度的确定方法，其特征在于，所述方法，包括：
以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
在所述球形目标物的表面标记多个标记点；
获取所述球形目标物的弹道端点图像；所述弹道端点图像包括第一图像和第二图像；所述第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；所述第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标；所述第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标；所述第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
根据所述球心在基准坐标系下的坐标、所述第一端点在基准坐标系下的坐标和所述第二端点在基准坐标系下的坐标，确定所述球形目标物弹道的偏心量；所述偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
2.根据权利要求1所述的球形目标物射击精度的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标，具体包括：
根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
根据所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标和所述第一转换矩阵，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标。
3.根据权利要求2所述的球形目标物射击精度的确定方法，其特征在于，所述根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标，具体包括：
根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
根据所述第二端点在第二参考系下的坐标和所述第二转换矩阵，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标。
4.根据权利要求3所述的球形目标物射击精度的确定方法，其特征在于，所述第一转换矩阵为：
Figure FDA0003248088960000021
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure FDA0003248088960000022
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure FDA0003248088960000023
是由
Figure FDA0003248088960000024
诱导确定的反对称矩阵；
所述第二转换矩阵为：
Figure FDA0003248088960000025
式中，T′2为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure FDA0003248088960000026
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure FDA0003248088960000027
是由
Figure FDA0003248088960000028
诱导确定的反对称矩阵。
5.根据权利要求1所述的球形目标物射击精度的确定方法，其特征在于，所述偏心量的计算公式为：
Figure FDA0003248088960000029
其中：d为偏心量，
Figure FDA00032480889600000210
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure FDA00032480889600000211
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure FDA00032480889600000212
6.一种球形目标物射击精度的确定系统，其特征在于，所述系统，包括：
基准坐标系构建模块，用于以球形目标物的球心为原点，建立三维坐标系作为基准坐标系；
标记模块，用于在所述球形目标物的表面标记多个标记点；
弹道端点图像获取模块，用于获取所述球形目标物的弹道端点图像；所述弹道端点图像包括第一图像和第二图像；所述第一图像包括球形目标物弹道的第一端点和3个以上标记点；所述第二图像包括球形目标物弹道的第二端点和3个以上标记点；
第一端点坐标确定模块，用于根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标、以及所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标；所述第一参考坐标系是以第一图像为XOY平面建立的；
第二端点坐标确定模块，用于根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标、以及所述第二端点在第二参考坐标系下的坐标，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标；所述第二参考坐标系是以第二图像为XOY平面建立的；
偏心量计算模块，用于根据所述球心在基准坐标系下的坐标、所述第一端点在基准坐标系下的坐标和所述第二端点在基准坐标系下的坐标，确定所述球形目标物弹道的偏心量；所述偏心量用于衡量球形目标物的射击精度。
7.根据权利要求6所述的球形目标物射击精度的确定系统，其特征在于，所述第一端点坐标确定模块，具体包括：
第一转换矩阵确定单元，用于根据所述第一图像上多个标记点分别在基准坐标系和第一参考坐标系下的坐标，确定第一转换矩阵；
第一端点坐标确定单元，用于根据所述第一端点在第一参考坐标系下的坐标和所述第一转换矩阵，确定所述第一端点在基准坐标系下的坐标。
8.根据权利要求7所述的球形目标物射击精度的确定系统，其特征在于，所述第二端点坐标确定模块，具体包括：
第二转换矩阵确定单元，用于根据所述第二图像上多个标记点分别在基准坐标系和第二参考坐标系下的坐标，确定第二转换矩阵；
第二端点坐标确定单元，用于根据所述第二端点在第二参考系下的坐标和所述第二转换矩阵，确定所述第二端点在基准坐标系下的坐标。
9.根据权利要求8所述的球形目标物射击精度的确定系统，其特征在于，所述第一转换矩阵为：
Figure FDA0003248088960000041
式中，T1'为第一转换矩阵，I为单位矩阵，θ1为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure FDA0003248088960000042
为第一参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure FDA0003248088960000043
是由
Figure FDA0003248088960000044
诱导确定的反对称矩阵；
所述第二转换矩阵为：
Figure FDA0003248088960000045
式中，T′2为第二转换矩阵，θ2为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转角，
Figure FDA0003248088960000046
为第二参考坐标系与基准坐标系的旋转轴的单位方向矢量，
Figure FDA0003248088960000047
是由
Figure FDA0003248088960000048
诱导确定的反对称矩阵。
10.根据权利要求6所述的球形目标物射击精度的确定系统，其特征在于，所述偏心量的计算公式为：
Figure FDA0003248088960000049
其中：d为偏心量，
Figure FDA00032480889600000410
为弹道的第一端点H1和H2、以及球心ΔOq围成的三角形面积，
Figure FDA00032480889600000411
|H1H2|为球形目标物弹道的长度，|OqH1|为球心ΔOq与第一端点H1的距离，|OqH2|为球心ΔOq与第二端点H2的距离，p为第一变量，
Figure FDA00032480889600000412
CN202111038063.2A 2021-09-06 2021-09-06 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统 Active CN113706697B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111038063.2A CN113706697B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111038063.2A CN113706697B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113706697A CN113706697A (zh) 2021-11-26
CN113706697B true CN113706697B (zh) 2023-05-12

Family

ID=78660257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111038063.2A Active CN113706697B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113706697B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018087820A1 (ja) * 2016-11-08 2019-09-26 株式会社ニコン 画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法
CN110807772A (zh) * 2019-11-11 2020-02-18 杭州都市高速公路有限公司 一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法
CN111191359A (zh) * 2019-12-24 2020-05-22 中国人民解放军海军工程大学 一种基于少量实际数据防空导弹空间杀伤区模型构建和射击诸元解算方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2018087820A1 (ja) * 2016-11-08 2019-09-26 株式会社ニコン 画像群生成装置、球面収差補正算出装置、顕微鏡、プログラム及び球面収差補正算出方法
CN110807772A (zh) * 2019-11-11 2020-02-18 杭州都市高速公路有限公司 一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法
CN111191359A (zh) * 2019-12-24 2020-05-22 中国人民解放军海军工程大学 一种基于少量实际数据防空导弹空间杀伤区模型构建和射击诸元解算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113706697A (zh) 2021-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110296691A (zh) 融合imu标定的双目立体视觉测量方法与系统
CN103471531B (zh) 轴类零件直线度在线非接触测量方法
CN103616016B (zh) 基于点线组合特征的位姿视觉测量方法
CN107101582A (zh) 基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法
CN109087355B (zh) 基于迭代更新的单目相机位姿测量装置与方法
CN104517291B (zh) 基于目标同轴圆特征的位姿测量方法
EP2153168B1 (en) Method and apparatus for wheel alignment
CN108648242B (zh) 基于激光测距仪辅助无公共视场的两相机标定方法及装置
CN111220129B (zh) 一种带旋转云台的聚焦测量方法及终端
CN101216296A (zh) 双目视觉转轴标定方法
CN104634248A (zh) 一种双目视觉下的转轴标定方法
CN104981846A (zh) 供感测移动球体的装置及方法
CN107646125A (zh) 移动球体的感测装置及感测方法
CN112082481B (zh) 用于检测螺纹特征的视觉检测系统的精度评价方法
US11948334B2 (en) Systems and methods for measurement of 3D attributes using computer vision
CN109974618A (zh) 多传感器视觉测量系统的全局标定方法
CN108871190B (zh) 一种用于双目立体视觉测量中的手持球型靶标及测量方法
Ding et al. A robust detection method of control points for calibration and measurement with defocused images
CN110211175B (zh) 准直激光器光束空间位姿标定方法
CN113706697B (zh) 一种球形目标物射击精度的确定方法及系统
Cai et al. A novel measurement system based on binocular fisheye vision and its application in dynamic environment
CN109341704B (zh) 一种地图精度确定方法及装置
CN108769459A (zh) 基于图像处理的多点激光全自动斜角度拍摄校正系统
CN114663486A (zh) 一种基于双目视觉的建筑物测高方法及系统
CN112362038A (zh) 三维激光扫描仪与全站仪两用靶标球及坐标转换方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant