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专利号: 2018102579017
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于角度的远场图像畸变校正方法,其特征在于,所述远场图像畸变校正方法应用于激光照射性能监测装置上;所述激光照射性能监测装置包括激光照射器、目标靶板、相机、测量轨道、转台以及控制终端;所述目标靶板上设有多个合作目标,且每个所述合作目标用十字线进行标记;所述测量轨道为所述目标靶板水平移动的轨道;所述激光照射器设置在空中并对水平移动的所述目标靶板进行照射;所述相机搭载在所述转台上,所述转台对所述目标靶板进行实时跟踪,进而使所述相机对所述目标靶板进行跟踪拍摄;所述控制终端与与所述转台、所述相机均连接;所述远场图像畸变校正方法包括:获取所述测量轨道与所述相机的垂直距离、同一时刻的转台初始方位角及所述目标靶板与地面法线的夹角;

获取连续采集的多幅远场图像;

获取每幅所述远场图像的转台方位角,并计算每幅所述远场图像的转台相对角度;所述转台相对角度为所述相机的主光轴与所述目标靶板的相对角度;

从多幅远场图像中选取一张所述转台方位角与所述转台初始方位角相同的图象作为参考图像,并根据所述参考图像,建立参考坐标系;所述参考坐标系的原点为所述参考图像的靶板中心,所述参考坐标系的Z轴的方向为所述靶板中心指向所述相机的光学中心的方向,所述参考坐标系的X轴的方向为过所述靶板中心且垂直于所述Z轴的横方向;所述参考坐标系的Y轴的方向为过所述靶板中心且垂直于所述Z轴的纵方向;

根据所述参考坐标系,计算所述参考图像中每个所述合作目标的初始位置坐标;

根据所述初始位置坐标、所述夹角、所述垂直距离以及所述参考图像对应的转台相对角度,计算所述参考图象中每个所述合作目标的真实畸变坐标;

根据所述真实畸变坐标,采用空间变换矩阵,确定所述参考图象中每个所述合作目标的的校正位置坐标;

根据每个所述合作目标的的初始位置坐标以及所述校正位置坐标,得到校正矩阵模型;所述校正矩阵模型为含有转台相对角度参数的矩阵模型;

将未校正的远场图像对应的转台相对角度输入到所述校正矩阵模型,得到所述未校正的远场图像的校正矩阵,并根据所述校正矩阵对所述未校正的的远场图像进行校正;其中,所述未校正的远场图像与所述校正矩阵一一对应。

2.根据权利要求1所述的远场图像畸变校正方法,其特征在于,所述计算每幅所述远场图像的转台相对角度,具体包括:将每幅所述远场图像对应的转台方位角与所述转台初始方位角的差值确定为每幅所述远场图像的转台相对角度。

3.根据权利要求1所述的远场图像畸变校正方法,其特征在于,所述根据所述初始位置坐标、所述夹角、所述垂直距离以及所述参考图像对应的转台相对角度,计算所述参考图象中每个所述合作目标的真实畸变坐标,具体包括:根据所述垂直距离,确定所述相机的中心位置坐标;所述垂直距离为L,所述中心位置坐标(0,0,L);

根据初始位置坐标、所述转台相对角度、所述夹角以及所述相机的中心位置坐标,计算所述参考图象中每个所述合作目标的畸变靶板空间缩放系数;若第i个所述合作目标的坐标为Ai(xAi,yAi,0),则第i个所述合作目标中的畸变靶板空间缩放系数为:α为所述目标靶板与地面法线的夹角;β为所述转台相对角度;

根据所述初始位置坐标、所述相机的中心位置坐标以及所述畸变靶板空间缩放系数,计算所述参考图象中每个所述合作目标的真实畸变坐标;若第i个所述合作目标的坐标为Ai(xAi,yAi,0),则第i个所述合作目标的真实畸变坐标为A′i(x′Ai,y′Ai,z′Ai)=(kixAi,kiyAi,(1-ki)L)。

4.根据权利要求3所述的远场图像畸变校正方法,其特征在于,根据以下公式计算所述参考图象中第i个所述合作目标的校正位置坐标A″i(x″Ai,y″Ai,z″Ai);所述公式为:

5.根据权利要求4所述的远场图像畸变校正方法,其特征在于,所述根据每个所述合作目标的的初始位置坐标以及所述校正位置坐标,得到校正矩阵模型,具体包括:根据以下公式确定变换矩阵;所述变换矩阵为所述校正矩阵模型;所述公式为:[A″1 A″2  ... A″n]=Tn×n[A1 A2 ... An];Tn×n为变换矩阵;[A″1 A″2  ... A″n]表示n个所述合作目标的校正位置坐标;[A1 A2 ... An]表示n个所述合作目标的初始位置坐标。

6.根据权利要求1所述的远场图像畸变校正方法,其特征在于,所述目标靶板上设有4个合作目标。

7.一种基于角度的远场图像畸变校正系统,其特征在于,所述远场图像畸变校正系统应用于激光照射性能监测装置上;所述激光照射性能监测装置包括激光照射器、目标靶板、相机、测量轨道、转台以及控制终端;所述目标靶板上设有多个合作目标,且每个所述合作目标用十字线进行标记;所述测量轨道为所述目标靶板水平移动的轨道;所述激光照射器设置在空中并对水平移动的所述目标靶板进行照射;所述相机搭载在所述转台上,所述转台对所述目标靶板进行实时跟踪,进而使所述相机对所述目标靶板进行跟踪拍摄;所述控制终端与与所述转台、所述相机均连接;所述远场图像畸变校正系统包括:第一获取模块,用于获取所述测量轨道与所述相机的垂直距离、同一时刻的转台初始方位角及所述目标靶板与地面法线的夹角;

第二获取模块,用于获取连续采集的多幅远场图像;

转台相对角度计算模块,用于获取每幅所述远场图像的转台方位角,并计算每幅所述远场图像的转台相对角度;所述转台相对角度为所述相机的主光轴与所述目标靶板的相对角度;

参考坐标系建立模块,用于从多幅远场图像中选取一张所述转台方位角与所述转台初始方位角相同的图象作为参考图像,并根据所述参考图像,建立参考坐标系;所述参考坐标系的原点为所述参考图像的靶板中心,所述参考坐标系的Z轴的方向为所述靶板中心指向所述相机的光学中心的方向,所述参考坐标系的X轴的方向为过所述靶板中心且垂直于所述Z轴的横方向;所述参考坐标系的Y轴的方向为过所述靶板中心且垂直于所述Z轴的纵方向;

初始位置坐标计算模块,用于根据所述参考坐标系,计算所述参考图像中每个所述合作目标的初始位置坐标;

真实畸变坐标计算模块,用于根据所述初始位置坐标、所述夹角、所述垂直距离以及所述参考图像对应的转台相对角度,计算所述参考图象中每个所述合作目标的真实畸变坐标;

校正位置坐标确定模块,用于根据所述真实畸变坐标,采用空间变换矩阵,确定所述参考图象中每个所述合作目标的校正位置坐标;

校正矩阵模型得到模块,用于根据每个所述合作目标的初始位置坐标以及所述校正位置坐标,计算校正矩阵模型;所述校正矩阵模型为含有转台相对角度参数的矩阵模型;

校正模块,用于将未校正的远场图像对应的转台相对角度输入到所述校正矩阵模型,得到所述未校正的远场图像的校正矩阵,并根据所述校正矩阵对所述未校正的的远场图像进行校正;其中,所述未校正的远场图像与所述校正矩阵一一对应。

8.根据权利要求7所述的远场图像畸变校正系统,其特征在于,所述转台相对角度计算模块,具体包括:转台相对角度计算单元,用于将每幅所述远场图像对应的转台方位角与所述转台初始方位角的差值确定为每幅所述远场图像的转台相对角度。

9.根据权利要求7所述的远场图像畸变校正系统,其特征在于,所述真实畸变坐标计算模块,具体包括:中心位置坐标确定单元,用于根据所述垂直距离,确定所述相机的中心位置坐标;所述垂直距离为L,所述中心位置坐标(0,0,L);

畸变靶板空间缩放系数计算单元,用于根据初始位置坐标、所述转台相对角度、所述夹角以及所述相机的中心位置坐标,计算所述参考图象中每个所述合作目标的畸变靶板空间缩放系数;若第i个所述合作目标的坐标为Ai(xAi,yAi,0),则第i个所述合作目标中的畸变靶板空间缩放系数为:α为所述目标靶板与地面法线的夹角;β为所述转台相对角度;

真实畸变坐标计算单元,用于根据所述初始位置坐标、所述相机的中心位置坐标以及所述畸变靶板空间缩放系数,计算所述参考图象中每个所述合作目标的真实畸变坐标;若第i个所述合作目标的坐标为Ai(xAi,yAi,0),则第i个所述合作目标的真实畸变坐标为A′i(x′Ai,y′Ai,z′Ai)=(kixAi,kiyAi,(1-ki)L)。