一种大视场运动目标的空间定位方法及系统技术方案

本发明专利技术所提供的一种大视场运动目标的空间定位方法及系统，系统包括：第一传感器阵列，第二传感器阵列，与第一传感器阵列和第二传感器阵列连接的同步采集模块，与同步采集模块连接的终端；第一传感器阵列和第二传感器阵列均为动态视觉传感器阵列，方法包括：预先对第一传感器阵列和第二传感器阵列进行标定，得到标定信息；同步采集模块采集第一传感器阵列和第二传感器阵列检测到运动目标时产生的脉冲序列；终端获得脉冲序列，根据标定信息和脉冲序列得到运动目标的空间三维坐标。本发明专利技术通过两个动态视觉传感器阵列拼接形成大视场，在检测运动目标时，根据采集到的脉冲序列得到运动目标的空间三维坐标，满足了大视场运动目标的空间定位的需求。间定位的需求。间定位的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场运动目标的空间定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及计算视觉测量
，尤其涉及的是一种大视场运动目标的空间定位方法及系统。

技术介绍

[0002]实现高速运动目标三维空间定位可以为昆虫运动轨迹分析、高速飞行器轨迹分析、弹道分析、监视预警等领域提供重要的观测手段。对于自由运动的高速目标而言，其运动范围往往较大，如何适应高速、大范围是实现高速目标空间定位需要解决的难题。
[0003]常规的光电跟踪测量仪采用“帧”相机对目标进行成像检测跟踪，对于高速目标而言，不仅成像模糊，也容易丢失跟踪目标。动态视觉传感器是一种新型的仿生视觉传感器，传感器仅对场景光强变化的地方输出脉冲数据流，具有大动态范围、高时间分辨率、无动态模糊等优点，是实现高速目标感知的理想传感器。采用双目动态视觉传感器可以实现高速目标深度的测量，其主要原理是通过双目匹配计算视差实现深度测量，但是其观测视场小，难以满足大视场高速目标空间定位的需求。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，有待改进与发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种大视场运动目标的空间定位方法及系统，旨在解决现有技术中常规的光电跟踪测量仪和双目动态视觉传感器难以满足大视场高速目标空间定位需求的问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种大视场运动目标的空间定位方法，所述大视场运动目标的空间定位方法基于大视场运动目标的空间定位系统实现，所述大视场运动目标的空间定位系统包括：第一传感器阵列，第二传感器阵列，与所述第一传感器阵列和第二传感器阵列连接的同步采集模块，与所述同步采集模块连接的终端；所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列均为动态视觉传感器阵列；
[0008]所述运动目标的空间定位方法包括：
[0009]预先对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列进行标定，得到标定信息；
[0010]所述同步采集模块采集所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列检测到运动目标时产生的脉冲序列；
[0011]所述终端获得所述脉冲序列，根据所述标定信息和所述脉冲序列得到所述运动目标的空间三维坐标。
[0012]在一种实现方式中，所述预先对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列进行标定，得到标定信息，包括：
[0013]获取标定图像，根据所述标定图像对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息；
[0014]通过旋转台和标记点对每个传感器的安装方位角进行标定，得到标定后的安装方位角信息；
[0015]通过测距尺或测距仪对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列之间的中心间距进行测量，得到中心间距。
[0016]在一种实现方式中，所述获取标定图像，根据所述标定图像对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息，包括：
[0017]对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器从不同角度拍摄采集多张棋盘格图像，并将所述棋盘格图像作为标定图像；
[0018]根据所述标定图像采用张氏标定法对每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息。
[0019]在一种实现方式中，所述通过旋转台和标记点对每个传感器的安装方位角进行标定，得到标定后的安装方位角信息，包括：
[0020]预先将所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列安装在转台上，利用所述转台将各个传感器的画面中心依次对准预设标记点；
[0021]记录对准预设标记点时所述转台的转动方位角，根据所述转动方位角分别标定各个传感器相对各自阵列中心的安装方位角，得到标定后的安装方位角信息。
[0022]在一种实现方式中，所述终端获得所述脉冲序列，根据所述标定信息和所述脉冲序列得到所述运动目标的空间三维坐标，包括：
[0023]所述终端获得所述脉冲序列，利用所述内参数信息对所述脉冲序列的图像畸变进行矫正；
[0024]根据矫正后的所述脉冲序列确定所述运动目标在所述第一传感器阵列中的第一质心坐标和在所述第二传感器阵列中的第二质心坐标；
[0025]根据所述第一质心坐标、第二质心坐标和所述安装方位角信息，确定所述运动目标相对第一传感器阵列中心的第一方位角，以及相对第二传感器阵列中心的第二方位角；
[0026]根据所述第一方位角、所述第二方位角以及所述中心间距计算得到所述运动目标的空间三维坐标。
[0027]在一种实现方式中，所述根据矫正后的所述脉冲序列确定所述运动目标在所述第一传感器阵列中的第一质心坐标和在所述第二传感器阵列中的第二质心坐标，包括：
[0028]按照预设时间窗口对所述脉冲序列分段，并重建所述运动目标的图像；
[0029]将重建后的图像进行二值化处理，得到目标图像；
[0030]根据所述目标图像计算得到所述运动目标在所述第一传感器阵列中的第一质心坐标和在所述第二传感器阵列中的第二质心坐标。
[0031]在一种实现方式中，所述第一传感器阵列与所述第二传感器阵列结构相同，具有相同的大视场。
[0032]在一种实现方式中，所述运动目标相对第一传感器阵列中心的第一方位角的计算公式为：
[0033][0034]所述运动目标相对第二传感器阵列中心的第二方位角的计算公式为：
[0035][0036]其中，为第一质心坐标；为第二质心坐标；(w,h)表示传感器阵列的横向与纵向分辨率；(W,H)表示对应传感器的水平和垂直视场；表示第一传感器阵列中对应传感器标定的安装方位角；表示第二传感器阵列中对应传感器标定的安装方位角。
[0037]在一种实现方式中，根据所述第一方位角、所述第二方位角以及所述中心间距计算得到所述运动目标的空间三维坐标，包括：
[0038]获取所述第一传感器阵列的中心点到所述运动目标的第一直线，及所述第二传感器阵列的中心点到所述运动目标的第二直线；
[0039]计算所述第一直线和第二直线的中垂线中点，获得所述运动目标的空间三维坐标。
[0040]在一种实现方式中，所述运动目标的空间三维坐标的计算公式为：
[0041][0042]其中，
[0043][0044][0045][0046][0047]P(x,y,z)为所述运动目标的空间三维坐标；所述O
L
为第一传感器阵列的中心点，所述O
R
为第二传感器阵列的中心点；所述B为O
L
与O
R
的中心间距。
[0048]本专利技术还公开了一种大视场运动目标的空间定位系统，包括：
[0049]第一传感器阵列和第二传感器阵列，用于同时检测运动目标，并在检测到运动目标时产生脉冲序列，；
[0050]同步采集模块，所述同步采集模块与所述第一传感器阵列和第二传感器阵列连接，用于采集所述第一传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大视场运动目标的空间定位方法，所述大视场运动目标的空间定位方法基于大视场运动目标的空间定位系统实现，其特征在于，所述大视场运动目标的空间定位系统包括：第一传感器阵列，第二传感器阵列，与所述第一传感器阵列和第二传感器阵列连接的同步采集模块，与所述同步采集模块连接的终端；所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列均为动态视觉传感器阵列；所述运动目标的空间定位方法包括：预先对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列进行标定，得到标定信息；所述同步采集模块采集所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列检测到运动目标时产生的脉冲序列；所述终端获得所述脉冲序列，根据所述标定信息和所述脉冲序列得到所述运动目标的空间三维坐标。2.根据权利要求1所述的大视场运动目标的空间定位方法，其特征在于，所述预先对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列进行标定，得到标定信息，包括：获取标定图像，根据所述标定图像对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息；通过旋转台和标记点对每个传感器的安装方位角进行标定，得到标定后的安装方位角信息；通过测距尺或测距仪对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列之间的中心间距进行测量，得到中心间距。3.根据权利要求2所述的大视场运动目标的空间定位方法，其特征在于，所述获取标定图像，根据所述标定图像对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息，包括：对所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列中的每个传感器从不同角度拍摄采集多张棋盘格图像，并将所述棋盘格图像作为标定图像；根据所述标定图像采用张氏标定法对每个传感器进行内参数标定，得到标定后的内参数信息。4.根据权利要求2所述的大视场运动目标的空间定位方法，其特征在于，所述通过旋转台和标记点对每个传感器的安装方位角进行标定，得到标定后的安装方位角信息，包括：预先将所述第一传感器阵列和所述第二传感器阵列安装在转台上，利用所述转台将各个传感器的画面中心依次对准预设标记点；记录对准预设标记点时所述转台的转动方位角，根据所述转动方位角分别标定各个传感器相对各自阵列中心的安装方位角，得到标定后的安装方位角信息。5.根据权利要求2所述的大视场运动目标的空间定位方法，其特征在于，所述终端获得所述脉冲序列，根据所述标定信息和所述脉冲序列得到所述运动目标的空间三维坐标，包括：所述终端获得所述脉冲序列，利用所述内参数信息对所述脉冲序列的图像畸变进行矫正；根据矫正后的所述脉冲序列确定所述运动目标在所述第一传感器阵列中的第一质心坐标和在所述第二传感器阵列中的第二质心坐标；
根据所述第一质心坐标、第二质心坐标和所述安装方位角信息，确定所述运动目标相对第一传感器阵列中心的第一方位角，以及相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，田永鸿，周晖晖，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：