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机器视觉测量在军工项目应用的原理与难点解析
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时间:2014-10-29 14:54:23

        视觉测量是机器视觉行业中的一种常用技术,从其测量结果来看可分为二维测量和三维测量两种。在使用上由于视觉测量在测量范围较大时,不太好把控,因此一般采用二维测量,相比三维测量,二维测量技术无论是采用先标定还是自标定方法,其技术都已成熟。但是,在一些特殊应用(例如是军工项目),有时候我们需要知道大范围视场内被测物的三维信息,此时,我们就需要使用三维测量技术了。

        以下北京萨尔笛将以“投弹演习靶场的投弹点位置实时测量”为例,为大家详解该方案的技术要点。

        首先,投弹点位置精确测量是验证战斗机投弹系统的重要组成模块。美国在投弹点位置测量系统精度已经能达到2米,中国某投弹演习靶场的测量系统精度能达到50cm。

        如上图所示,该图是投弹演习测量现场的平面图。其中,基站一、二处分别布置了2台网口科学级相机,相机图像数据通过光纤传输到测量指挥站。“投弹区域”是双相机的共同视场部分。目前的测量距离为800到3000米,双相机的基站距离为800到1000米。基站距离和测量距离成正比,测量距离越远,基站距离越大。

        该项目是一种典型的双目立体视觉测量应用。其原理为:先利用现场标定靶和GPS定位将双相机的位置关系标定出来。由于测量距离远,焦距长,故认为相机镜头模型为理想模型。然后,双基站的相机实时采集图像进行实时处理。当左右相机均找到着弹点的烟雾后,进行立体匹配,计算烟雾的坐标。默认着弹点和相机处于同一平面,着弹点在山体上的可提前得出着弹点距离海平面的距离。该项目视觉技术难点解析:

        第一、投弹点位置获取。由于是在野外,阴天、晴天等光照因素会印象相机对被测目标的获取。要直接获取弹头,基本不可能实现。故该项目采用获取弹头着地后的烟雾作为标志点。

        第二、图像分割。实际现场中拍摄的图像中有云彩、有羊群、树木等干扰物,采用传统的灰度分割无法准确的获取烟雾轮廓。故本项目采用帧差分法,完美解决问题。

        第三、系统标定。由于测量距离远,基站位置远,故系统标定比较困难。实际项目中采用大范围标靶和卫星定位相结合的方式进行标定。

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