CN203443582U - 升空烟花综合参数检测系统 - Google Patents

Abstract

一种升空烟花综合参数检测系统，涉及检测装置技术领域，包括用于测量升空烟花精确坐标的两台经纬仪、两套对升空烟花图像采集摄像系统及计算机，在距烟花的固定距离上用三角架分别固定两台电子经纬仪，同时将电子经纬仪的角度输出串行接口分别连接到计算机上，通过计算机自动记录升空烟花的俯仰角数，将所述摄像系统分别安装在两台经纬仪上，对升空烟花进行图像采集，并将采集的信号其转换为数字信号传送到计算机，由计算机自动记录相应的俯仰角度读数，进而检测出升空烟花的性能参数、运动高度、运动范围，且测量简便、直观明了、测量结果数据科学可靠。

Description

升空烟花综合参数检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测装置技术领域，具体涉及一种升空烟花综合参数检测系统，不仪能获知升空烟花或自身的状态与位置信息，而且还能便于执法监督部门的检测需要，大幅降低检验成本；同时，也可用于指导企业产品的生产及工艺改进，提供准确可靠的测量数据以提高产品质量。

背景技术

以往人们利用标杆对升空烟花进行测量测定，并通过人眼目测和经验估算进行检测，得到的数据误差大，可靠性差。同时对于危险系数比较大的升空类产品所涉及到的另一个重要安全指标-高度，如何准确的测量出它的值，目前还没有科学的测量方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种快速测量，操作方便，测量精度高的升空烟花综合参数检测系统。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种升空烟花综合参数检测系统，包括用于测量升空烟花精确坐标的两台经纬仪、两套对升空烟花图像采集摄像系统及计算机，在距烟花的固定距离上用三角架分别固定两台电子经纬仪，同时将电子经纬仪的角度输出串行接口分别连接到计算机上，通过计算机自动记录升空烟花的俯仰角数，将所述摄像系统分别安装在两台经纬仪上，对升空烟花进行图像采集，并将采集的信号其转换为数字信号传送到计算机，由计算机自动记录相应的俯仰角度读数，进而检测出升空烟花的性能参数、运动高度、运动范围，且测量简便、直观明了、测量结果数据科学可靠。

所述摄像系统包括两台用于采拍的高速CCD摄像机，所述的高速CCD摄像机经光学成像系统、图像采集卡济电缆连接至计算机。

所述的两台高速CCD摄像机分别安装在两台电子经纬仪的瞄准望远镜上，

所述高速CCD摄像机的光轴中心与所述电子经纬仪的光轴中心一致；将高速CCD摄像机的镜头对准预先估计的升空烟花高度并固定，当升空烟花出现时启动高速CCD摄像机的摄录键进行升空烟花的图像采集，并进行保存。

传统的CCD相机数据采集系统多采用电平信号的方式进行数据传输，如PCI数据采集卡，视频卡等设备。这些采集方法容易受传输距离的限制，而且抗干扰性能不强，如恶劣的电磁环境就会严重影响图像质量。对于高性能CCD摄像机而言影响更为突出，高速CCD摄像机可以对空中高速运动中的目标进行采拍，然后利用计算机技术及图像处理知识对采集的图片进行分析研究，得到有用信息启示。

高速摄像系统的设计水平是影响升空烟花图像质量的重要因素，高速CCD摄像机具有分辨率高、信噪比大，以及动态范围大、光谱响应范围宽等特点，在军事、科学研究和医疗等方面得到广泛的应用。它由高速CCD摄像机、光学成像系统、图像采集卡、计算机以及研究对象组成。摄像机拍摄对象的运动图像信息，该信息由图像采集卡转换后读入计算机，用户借助相应的应用软件，对拍摄的序列图像进行综合分析研究。

图像的获取是图像分析处理的基础。在本系统中，采用了高速CCD摄像机对升空烟花进行了图像采集，并进行保存。

本实用新型的其目的在于，对空中物标的效果性能、空中高度进行精确测量，提高了综合性能指标的检测精度。

本实用新型的有益效果是：

1、克服了过去采用人眼目测所产生的粗大误差；

2、检测精度高；重复性好；再现性好，同时还可以将其应用于动态目标检测的各个领域中去。

附图说明

图1为本实用新型原理示意图；

图2为本实用新型原理框图；

图3为本实用新型交汇测量原理图；

图4为本实用新型拍摄图像的坐标系；

图5为本实用新型成像原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1、图2所示，一种升空烟花综合参数检测系统，包括用于测量升空烟花精确坐标的两台经纬仪、两套对升空烟花图像采集摄像系统及计算机，在距烟花的固定距离上用三角架分别固定两台电子经纬仪，同时将电子经纬仪的角度输出串行接口分别连接到计算机上，通过计算机自动记录升空烟花的俯仰角数，将摄像系统分别安装在两台经纬仪上，对升空烟花进行图像采集，并将采集的信号其转换为数字信号传送到计算机，由计算机自动记录相应的俯仰角度读数，进而检测出升空烟花的性能参数、运动高度、运动范围，且测量简便、直观明了、测量结果数据科学可靠。摄像系统包括两台用于采拍的高速CCD摄像机，高速CCD摄像机经光学成像系统、图像采集卡济电缆连接至计算机。两台高速CCD摄像机分别安装在两台电子经纬仪的瞄准望远镜上，高速CCD摄像机的光轴中心与所述电子经纬仪的光轴中心一致；将高速CCD摄像机的镜头对准预先估计的升空烟花高度并固定，当升空烟花出现时启动高速CCD摄像机的摄录键进行升空烟花的图像采集，并进行保存。

如图3所示，根据交汇原理，两台高速CCD摄像机的物镜中心分别为O₁和O₂，O₁与O₂之间的距离为d。

假设两台摄像机的基准线为水平线，两光轴相交于一点M，以左边摄像机的物镜中心O₁为原点，O₁指向O₂的方向为X₁轴，过O₁点指向上方为Y₁轴，Z₁轴在水平面内与X₁垂直，且O₁X₁Y₁Z₁符合右手定理。点M在水平面O₁X₁Z₁内的投影为M’，两台摄像机的仰角分别为φ₁、φ₂，方位角分别为α₁、α₂。在摄像机O₁拍摄的图像上建立二维坐标系，见图4，以画幅中心为原点Op，水平方向为Xp，垂直方向为Yp，则点M的成像点与原点Op重合。设M点在坐标系O₁X₁Y₁Z₁中的坐标M(Xm，Ym，Zm)，则由几何关系可知：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_m=\stackrel{\‾}{o_1{M}^{\′}}\cos {\mathrm{\α}}_1\\ y_m=\stackrel{\‾}{o_1{M}^{\′}}\tan {\mathrm{\Φ}}_1\\ z_m=-\stackrel{\‾}{o_1{M}^{\′}}\sin {\mathrm{\α}}_1\end{array}\right.$

在三角形MO₁O₂内由正弦定理：

$\stackrel{\‾}{o_1{M}^{\′}}=\frac{\stackrel{\‾}{o_1{o}_2}\sin {\mathrm{\α}}_2}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}=\frac{d\sin {\mathrm{\α}}_2}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}$

得： $\left\{\begin{array}{c}{x}_m=\frac{d\sin {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\α}}_1}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}\\ y_m=\frac{d\sin {\mathrm{\α}}_2\tan {\mathrm{\Φ}}_1}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}\\ z_m=\frac{d\sin {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\α}}_1}{\sin ({\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2)}\end{array}\right.$

由于升空烟花运动N的位置不一定落在CCD摄像机的光轴上，设N点在拍摄图像Op Xp Yp坐标系中的位置为N(xpn，ypn)，公式中的仰角和方位角不能用光轴的视值，而应采用φ’1=φ1+Δφ1，φ’2=φ2+Δφ2；α’1=α1+Δα1，α’2=α2+Δα2。

由图5可以看出，M点和N点与O₁和O₂连线在竖直面内投影的夹角为Δφ₁、Δφ₂，在水平面内投影的夹角为Δα₁、Δα₂。设N点在O₁，O₂点的图像坐标系中的坐标为(xpnl，ypnl)，(x_pn2，y_pn2)。图像坐标系的方向与实测方向一致，角度以逆时针方向为正。

即当x_pnl>0时，0<α₁’<α₁，Δα₁<0

即当x_pn2>0时，α₂’<α₂<0，Δα₂<0

反之，则相反，根据成像原理，当升空烟花运动点与CCD摄像机之间的距离足够远，角度足够小时，可以近似认为图像上所成像的像距等于镜头的焦距f，角度的正切值等于该角度的弧度值。则：

Φ’₁=Φ₁+ΔΦ₁，Φ’₂=Φ₂+ΔΦ₂

α’₁=α₁+Δα₁，α’₂=α₂+Δα₂

式中：

这样，依据上述参数即可求得升空烟花的精确坐标，进而得到升空烟花的高度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进部落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种升空烟花综合参数检测系统，其特征在于：包括用于测量升空烟花精确坐标的两台经纬仪、两套对升空烟花图像采集摄像系统及计算机，在距烟花的固定距离上用三角架分别固定两台电子经纬仪，同时将电子经纬仪的角度输出串行接口分别连接到计算机上，通过计算机自动记录升空烟花的俯仰角数，将所述摄像系统分别安装在两台经纬仪上，对升空烟花进行图像采集，并将采集的信号其转换为数字信号传送到计算机。

2.根据权利要求1所述的升空烟花综合参数检测系统，其特征在于：所述摄像系统包括两台用于采拍的高速CCD摄像机，所述的高速CCD摄像机经光学成像系统、图像采集卡济电缆连接至计算机。

3.根据权利要求2所述的升空烟花综合参数检测系统，其特征在于：所述的两台高速CCD摄像机分别安装在两台电子经纬仪的瞄准望远镜上。

4.根据权利要求2所述的升空烟花综合参数检测系统，其特征在于：所述高速CCD摄像机的光轴中心与所述电子经纬仪的光轴中心一致。

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