RU2536096C1 - Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters - Google Patents
Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536096C1 RU2536096C1 RU2013125514/28A RU2013125514A RU2536096C1 RU 2536096 C1 RU2536096 C1 RU 2536096C1 RU 2013125514/28 A RU2013125514/28 A RU 2013125514/28A RU 2013125514 A RU2013125514 A RU 2013125514A RU 2536096 C1 RU2536096 C1 RU 2536096C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test object
- determining
- screen
- spatial coordinates
- image
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам определения пространственных координат (ПК) объекта испытаний (ОИ), основанным на оптической регистрации, а именно к схемам фиксации его положений при высокоскоростном метании на траектории его движения, и может быть использовано для определения ПК ОИ при исследованиях в области аэродинамики, баллистики и т.д.The invention relates to methods for determining the spatial coordinates (PC) of the test object (OI), based on optical registration, namely, schemes for fixing its positions during high-speed throwing on the trajectory of its movement, and can be used to determine the PC OI in studies in the field of aerodynamics, ballistics, etc.
Известен способ наблюдения объекта на фоне опорных точек (Лобанов А.Н. Фотограмметрия. - М.: 1984, стр.61-64). Этот способ основан на фотографировании цели на фоне опорных точек (например, звезд) с помощью оптического средства типа баллистической камеры. Перед фотографированием каждое оптическое средство горизонтируется и с помощью геодезических вех ориентируется относительно осей местной измерительной системы координат. По данным целеуказаний, каждое оптическое средство наводится на предполагаемый район появления объекта наблюдения. Фотографирование объекта выполняется, например, на фене звезд. Полученные результаты фоторегистрации после проявки дешифрируются.There is a method of observing an object against a background of reference points (Lobanov AN, Photogrammetry. - M .: 1984, p. 61-64). This method is based on photographing the target against the background of reference points (for example, stars) using an optical device such as a ballistic camera. Before photographing, each optical device is horizontal and with the help of geodetic milestones it is oriented relative to the axes of the local measuring coordinate system. According to the target designation, each optical device is aimed at the estimated area of the observation object. Photographing an object is performed, for example, on a hairdryer of stars. The results of photographic registration after development are decrypted.
Результаты дешифрирования и данные ориентации оптического средства относительно осей местной измерительной системы координат используются затем для идентификации (отождествления, опознания) звезд снимка с каталогом. Далее, используя картинные и каталожные координаты идентифицированных звезд, производят уточнение элементов ориентирования каждого снимка либо определение их постоянных. В итоге оказываются уточненными, в том числе и параметры ориентации каждого фоторегистрирующего средства. После указанных операций переходят к вычислению угловых координат объекта в функции времени (азимута, угла места). Выходными результатами фоторегистрации объекта на фоне звезд (опорных точек) с каждого оптического средства являются два параметра - азимут и угол места объекта, на основании которых определяют ПК объекта.The decryption results and the orientation data of the optical means relative to the axes of the local measuring coordinate system are then used to identify (identify, identify) the stars of the image with the catalog. Further, using the picture and catalog coordinates of the identified stars, they refine the orientation elements of each image or determine their constants. As a result, they are clarified, including the orientation parameters of each photo-recording medium. After these operations, they proceed to calculate the angular coordinates of the object as a function of time (azimuth, elevation). The output results of object photo-registration against the background of stars (reference points) from each optical means are two parameters - the azimuth and the elevation angle of the object, based on which the object's PC is determined.
Основным недостатком данного способа является зависимость как процесса идентификации звезд снимка с каталогом, так и точности измерения угловых координат объекта от точности и достоверности оценок параметров ориентации каждого оптического средства относительно осей измерительной системы координат. Поэтому перед измерениями выполняются трудоемкие котировочные и геодезические работы.The main disadvantage of this method is the dependence of both the process of identifying the stars of the image with the catalog and the accuracy of measuring the angular coordinates of the object on the accuracy and reliability of the estimates of the orientation parameters of each optical means relative to the axes of the measuring coordinate system. Therefore, laborious quotation and geodetic works are performed before measurements.
Известен способ определения ПК движущихся объектов (объектов испытаний) (БСЭ, 1956 г., второе издание, том 45, стр.357-360), основанный на обобщенных уравнениях обратной двойной и прямой фотограмметрических засечек. Перед определением ПК (началом испытаний) в заданном сечении траектории движения объекта устанавливают фотокамеры. Для реализации данного метода требуется проводить синхронную съемку (регистрировать изображение) объекта с известного базиса двумя камерами. Должны быть известны координаты специальных марок на поверхности объекта до съемки. Кроме того, на каждом внутренне- и внешнеориентированном снимке вместе с изображениями объекта фотографируют наземные опорные репера геодезической привязки. Запускают объект, регистрируют его изображения, определяют его ПК путем дешифровки полученных изображений и решением обобщенных уравнений фотограмметрии. Данный способ выбран в качестве прототипа.A known method for determining the PC of moving objects (test objects) (TSB, 1956, second edition, volume 45, p. 357-360), based on the generalized equations of the inverse double and direct photogrammetric serifs. Before determining the PC (the beginning of the test), cameras are installed in a given section of the object's trajectory. To implement this method, it is required to conduct a synchronous survey (register an image) of an object from a known basis with two cameras. The coordinates of special marks on the surface of the subject prior to shooting must be known. In addition, on each internal and external oriented image, together with the images of the object, ground reference points of geodetic reference are photographed. The object is launched, its images are recorded, its PC is determined by deciphering the obtained images and solving generalized photogrammetry equations. This method is selected as a prototype.
Недостатком данного способа является то, что для решения фотограмметрической засечки требуется точное знание элементов внутреннего и внешнего ориентирования двух снимков, трудоемкость процесса калибровки фотокамер на специальном стенде, наличие дополнительной маркировки самого ОИ; синхронная фоторегистрация ОИ на две камеры с открытыми затворами при отсутствии фоновой подсветки в темное время суток.The disadvantage of this method is that to solve the photogrammetric notch requires accurate knowledge of the elements of the internal and external orientation of the two images, the complexity of the process of calibrating cameras on a special stand, the presence of additional marking of the OI itself; synchronous photo-registration of OI on two cameras with open shutters in the absence of background illumination in the dark.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании способа определения ПК ОИ при его высокоскоростном движении.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed, is to create a method for determining PC OI with its high-speed movement.
Технический результат при использовании заявленного способа состоит в том, что определение ПК ОИ при его высокоскоростном движении осуществляется по результатам фоторегистрации, проводимой в любое время суток при наличии фоновой подсветки одной камерой без дополнительной маркировки ОИ и калибровки самой камеры на специальном стенде.The technical result when using the inventive method consists in the fact that the PC OI during its high-speed movement is determined by the results of photo-recording carried out at any time of the day in the presence of background illumination by one camera without additional marking of the OI and calibration of the camera itself on a special stand.
Данный технический результат достижим за счет того, что в заявляемом способе определения ПК движущегося ОИ в виде тела вращения с известными геометрическими параметрами (расположением центра масс на оси симметрии ОИ, длиной и диаметром одного из поперечных сечений), включающем установку перед началом испытаний в заданном сечении траектории движения ОИ фотокамеры, запуск ОИ, регистрацию изображения движущегося ОИ, определение его ПК путем дешифровки полученного изображения и решения обобщенных уравнений, в отличие от прототипа, перед началом испытаний в заданном сечении траектории движения ОИ устанавливают на одной оптической оси точечный источник света, полупрозрачный экран и за экраном относительно точечного источника света фотокамеру с затвором с электронно-оптическим преобразователем (ЭОП), определяют координаты центра источника света и трех точек экрана в заданной системе измерения, после запуска ОИ регистрируют изображение тени ОИ на экране, а определение ПК осуществляют путем дешифровки полученного изображения тени движущегося ОИ и решения обобщенных уравнений подобия.This technical result is achievable due to the fact that in the claimed method for determining the PC of a moving OI in the form of a body of revolution with known geometric parameters (the location of the center of mass on the axis of symmetry of the OI, the length and diameter of one of the cross sections), including installation before starting the tests in a given section the motion paths of the camera's OI, starting the OI, registering the image of the moving OI, determining its PC by decrypting the received image and solving generalized equations, in contrast to the prototype, before By a number of tests, in a given section of the path of the OI movement, a point light source, a translucent screen, and a camera with a shutter with an electron-optical converter (EOP) are installed behind the screen relative to a point light source, the coordinates of the center of the light source and three points of the screen in the given system are determined measurements, after starting the OI, the image of the OI shadow on the screen is recorded, and the PC is determined by decrypting the obtained image of the shadow of the moving OI and solving generalized equations phenomena of similarity.
За счет использования всей совокупности признаков заявляемого способа определение ПК ОИ при его высокоскоростном движении может быть произведено как в любое время суток, так и при наличии фоновой подсветки, вследствие применения камеры с затвором с ЭОП. В заявленном способе не требуется организовывать синхронную работу двух камер и проводить трудоемкую работу по маркировки ОИ и калибровки самой камеры на специальном стенде.Due to the use of the totality of the features of the proposed method, the determination of the PC OI during its high-speed movement can be made either at any time of the day or in the presence of backlight due to the use of a camera with a shutter with an image intensifier. In the claimed method, it is not necessary to organize the synchronous operation of two cameras and to carry out the laborious work of marking the OI and calibrating the camera itself on a special stand.
Способ определения ПК движущегося ОИ в виде теля вращения с известными геометрическими параметрами поясняется фигурой, на которой изображена схема, поясняющая заявляемый способ.The method for determining the PC of a moving OI in the form of a body of revolution with known geometric parameters is illustrated by a figure, which shows a diagram explaining the inventive method.
На фигуре изображена схема осуществления заявленного способа.The figure shows a diagram of the implementation of the claimed method.
Перед началом испытаний устанавливают в заданном сечении траектории движения ОИ 2 с известными геометрическими размерами: расположением центра масс на оси симметрии ОИ, длиной и диаметром одного из поперечных сечений, устанавливают на одной оптической оси точечный источник света 1, полупрозрачный экран (матовый лавсан) 4 и за экраном относительно источника света 1 фотокамеру 5 с затвором с ЭОП, определяют координаты центра точечного источника света 1, три координаты реперных точек 6 полупрозрачного экрана 4. Данные величины измеряются в требуемой системе координат и являются исходными данными для начала расчета.Before starting the tests, the paths of the OI 2 motion are established in a given section with the known geometric dimensions: the location of the center of mass on the OI axis of symmetry, the length and diameter of one of the cross sections, a point light source 1, a translucent screen (matte lavsan) 4 and 4 are installed on the same optical axis behind the screen relative to the light source 1 camera 5 with a shutter with an image intensifier tube, determine the coordinates of the center of the point light source 1, the three coordinates of the reference points 6 of the translucent screen 4. These values are measured in three coordinate system and are the source data to start the calculation.
Запускают ОИ. После этого с помощью представленной на фигуре схемы фиксируют фотокамерой 5 изображение тени 3 движущегося ОИ на экране 4, построенной расходящимися лучами точечного источника света 1.Run OI. After that, using the scheme shown in the figure, the camera 5 captures the image of the shadow 3 of the moving OI on the screen 4, constructed by diverging rays of a point light source 1.
Дешифровку полученного изображения производят следующим образом. На изображении тени ОИ определяют координаты носовой части ОИ точки (Xem3, Yem3, Zem3) и координаты двух точек (Xem1, Yem1, Zem1) и (Xem2, Yem2, Zem2) в том месте, где имеется окружность в сечении, ортогональная продольной оси симметрии ОИ 2 (обычно это две точки донного среза ОИ). Вычисляют масштаб изображения тени 3, определяют две координаты трех указанных точек тени по известным координатам трех реперных точек 6 экрана 4, определенным перед началом испытаний, а третью, пространственную координату точек тени ОИ 3 определяют из уравнения плоскости экрана 4, коэффициенты которого определяют с помощью координат реперных точек 6. Так как, две крайние точки проекции донного сечения принадлежат окружности, то расстояние между ними будет равняться диаметру этой окружности. Исходя из этого, составляют обобщенную систему уравнений для определения координат двух точек (Xem1, Yem1, Zem1) и (Xem2, Yem2, Zem2) донного среза ОИ 2. Эта система состоит из уравнения плоскости, проходящей через две точки донного среза тени ОИ на экране 4 и точку (Xi, Yi, Zi) центра излучателя источника света 1, уравнения расстояния между точками донного среза ОИ, уравнения равенства расстояний от центра излучателя 1 до точки (X1, Y2, Z3) донного среза ОИ и от центра излучателя до точки (X2, Y2, Z2) донного среза ОИ, а также двух уравнений прямой, проходящей через центр излучателя и соответствующие точки (Xem1, Yem1, Zem1) и (Xem2, Yem2, Zem2) донного среза тени ОИ 2. Решением системы уравнений являются координаты двух крайних точек (X1, Y1, Z1,) и (X2, Y2, Z2) донного среза ОИ.The resulting image is decrypted as follows. In the image of the shadow of the OI, the coordinates of the nose of the OI point (X em3 , Y em3 , Z em3 ) and the coordinates of two points (X em1 , Y em1 , Z em1 ) and (X em2 , Y em2 , Z em2 ) are determined in the place where there is a circle in the section orthogonal to the longitudinal axis of symmetry of OI 2 (usually these are two points of the bottom cut of OI). The scale of the image of the shadow 3 is calculated, two coordinates of the three indicated shadow points are determined from the known coordinates of the three reference points 6 of the screen 4, determined before the start of the test, and the third, spatial coordinate of the shadow points of the OC 3 is determined from the equation of the plane of the screen 4, the coefficients of which are determined using the coordinates reference points 6. Since the two extreme points of the projection of the bottom section belong to a circle, the distance between them will be equal to the diameter of this circle. Based on this, they compile a generalized system of equations for determining the coordinates of two points (X em1 , Y em1 , Z em1 ) and (X em2 , Y em2 , Z em2 ) of the bottom slice of OI 2. This system consists of the equation of a plane passing through two points the bottom slice of the shadow of the OI on the screen 4 and the point (X i , Y i , Z i ) of the center of the emitter of the light source 1, the equation of distance between the points of the bottom cut of the OI, the equation of equality of the distances from the center of the emitter 1 to the point (X 1 , Y 2 , Z 3 ) the bottom section of the OI and from the center of the emitter to the point (X 2 , Y 2 , Z 2 ) of the bottom section of the OI, as well as the two equations of the line passing th through the center of the emitter and the corresponding points (X em1 , Y em1 , Z em1 ) and (X em2 , Y em2 , Z em2 ) of the bottom slice of the shadow of OI 2. The solution to the system of equations is the coordinates of the two extreme points (X 1 , Y 1 , Z 1 ,) and (X 2 , Y 2 , Z 2 ) bottom section of the OI.
Для определения координат точки (X3, Y3, Z3) носовой части ОИ 2 составляют систему уравнений: уравнение расстояния между носовой частью и центром донного среза ОИ, равного длине ОИ, уравнение равенства расстояний между крайними точками (X1, Y1, Z1) и (X2, Y2, Z2) донного среза и носовой части ОИ (равнобедренный треугольник) и уравнение прямой, проходящей через излучатель и точку тени носовой части ОИ. Решением данной системы уравнений является координаты точки (X3, Y3, Z3) носовой части ОИ.To determine the coordinates of the point (X 3 , Y 3 , Z 3 ) of the nose of the OI 2, we compose a system of equations: the equation of the distance between the nose and the center of the bottom cut of the OI equal to the length of the OI, the equation of the equality of the distances between the extreme points (X 1 , Y 1 , Z 1 ) and (X 2 , Y 2 , Z 2 ) the bottom section and the nose of the OI (isosceles triangle) and the equation of the line passing through the emitter and the shadow point of the nose of the OI. The solution to this system of equations is the coordinates of the point (X 3 , Y 3 , Z 3 ) of the nose of the OI.
Центр масс находится на продольной оси симметрии и фактическое его положение определяется исходя из паспортных данных ОИ. Координаты центра масс ОИ вычисляются из решения системы уравнений: уравнения расстояния от носовой части до центра масс ОИ и уравнения прямой, проходящей через носовую часть и центр донного среза ОИ (продольная ось симметрии ОИ).The center of mass is located on the longitudinal axis of symmetry and its actual position is determined based on the passport data of the OI. The coordinates of the center of mass of the OI are calculated from the solution of the system of equations: the equation of the distance from the bow to the center of mass of the OI and the equation of the line passing through the nose and the center of the bottom section of the OI (longitudinal axis of symmetry of the OI).
Таким образом, дешифрируют полученное изображение тени на полупрозрачном диффузионно-рассеивающем экране 4 движущегося с высотой скоростью ОИ и определяют ПК одной камерой без применения дополнительной маркировки ОИ, без калибровки на специальном стенде камеры, при наличии фоновой подсветки, сопровождающей высокоскоростное движение ОИ.Thus, the obtained image of the shadow is decrypted on the translucent diffusion-scattering screen 4 of the optical element moving with a height and the PC is identified by one camera without additional marking of the optical element, without calibration on a special camera stand, in the presence of background illumination accompanying the high-speed movement of the optical element.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013125514/28A RU2536096C1 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013125514/28A RU2536096C1 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013125514A RU2013125514A (en) | 2014-12-10 |
| RU2536096C1 true RU2536096C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013125514/28A RU2536096C1 (en) | 2013-05-31 | 2013-05-31 | Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536096C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU746186A1 (en) * | 1978-03-02 | 1980-07-07 | Новосибирский Институт Инженеров Геодезии,Аэрофотосъемки И Картографии | Method of photogrammetric determination of non-deforming object motion parameters |
| SU1673832A1 (en) * | 1989-08-15 | 1991-08-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Космоаэрогеологических Методов | Universal stereophotogrammetrical instrument |
| RU87791U1 (en) * | 2009-03-10 | 2009-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | SYSTEM FOR DETERMINING COORDINATES OF A TEST OBJECT AT THE TIME OF ITS DISPOSAL |
-
2013
- 2013-05-31 RU RU2013125514/28A patent/RU2536096C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU746186A1 (en) * | 1978-03-02 | 1980-07-07 | Новосибирский Институт Инженеров Геодезии,Аэрофотосъемки И Картографии | Method of photogrammetric determination of non-deforming object motion parameters |
| SU1673832A1 (en) * | 1989-08-15 | 1991-08-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Космоаэрогеологических Методов | Universal stereophotogrammetrical instrument |
| RU87791U1 (en) * | 2009-03-10 | 2009-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | SYSTEM FOR DETERMINING COORDINATES OF A TEST OBJECT AT THE TIME OF ITS DISPOSAL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013125514A (en) | 2014-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5137448B2 (en) | Survey system for tunnel face | |
| US20070103671A1 (en) | Passive-optical locator | |
| CN106018411A (en) | Crack width measuring and computing method and measuring device | |
| CN106644410A (en) | Camera module optical center position measuring method and system | |
| CN109211573B (en) | Method for evaluating hovering stability of unmanned aerial vehicle | |
| CN112415010B (en) | Imaging detection method and system | |
| CN106017404A (en) | Detection device and method for included angle between visual axis of camera and optical axis of auxiliary laser in image pickup measurement | |
| JP2019060754A (en) | Cloud altitude and wind velocity measurement method using optical image | |
| US10612891B1 (en) | Automated ammunition photogrammetry system | |
| CN102692183A (en) | Measurement method of initial positions and poses of multiple cameras | |
| JP2001317915A (en) | Three-dimensional measurement apparatus | |
| RU2536096C1 (en) | Method of determining spatial coordinates of moving test object in form of body of revolution with known geometrical parameters | |
| CN106291903A (en) | A kind of laser rangefinder telescope | |
| US10663258B2 (en) | Gunnery control system and gunnery control method using the same | |
| RU2470311C1 (en) | Method for contactless detection of missile speed | |
| Yuan et al. | Laboratory geometric calibration of non-metric digital camera | |
| Bukin et al. | A computer vision system for navigation of ground vehicles: Hardware and software | |
| Cai | Measuring light and geometry data of roadway environments with a camera | |
| Xue et al. | A fast metro tunnel profile measuring method based on close-range photogrammetry | |
| Liu et al. | Improvement of star identification based on star trace in star images | |
| RU2078309C1 (en) | Method of determination of space coordinates of target | |
| Fabian et al. | Improving UAV-Based Target Geolocation Accuracy through Automatic Camera Parameter Discovery | |
| RU2279035C1 (en) | Device for determination of exterior ballistic parameters of projectile component with the aid of light screens | |
| KR102641975B1 (en) | Method and system for providing geographic information | |
| RU2594950C1 (en) | Method for determining error of geodetic instruments for irregularity of journals shape and side bending of telescope |