本發(fā)明屬于海上裝置的各個(gè)系統(tǒng)精確定位技術(shù)領(lǐng)域，具體地屬于一種基于多通道圖像處理的海上裝置自標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

海上裝置的各個(gè)系統(tǒng)在對(duì)目標(biāo)精準(zhǔn)跟蹤以前，需要對(duì)裝置的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，使系統(tǒng)零位保持一致的前提下，保證對(duì)目標(biāo)的精確定位。為了滿足目標(biāo)的精確定位，不僅需要在設(shè)備上安裝時(shí)調(diào)整機(jī)械零位，而且需要校標(biāo)電氣零位，使各裝置系統(tǒng)零位一致。

電氣零位的校準(zhǔn)主要包括角度零位和距離零位。目前常用的角度零位校準(zhǔn)方法是在系泊條件下，選擇氣象良好，星點(diǎn)明確的狀況，使用瞄星法。傳統(tǒng)的瞄星法為在甲板上架設(shè)經(jīng)緯儀，按對(duì)準(zhǔn)用艏艉線標(biāo)志板對(duì)中、調(diào)平，并依據(jù)對(duì)準(zhǔn)用艏艉線建立經(jīng)緯儀的方位零位，然后各設(shè)備與經(jīng)緯儀同時(shí)瞄星，將經(jīng)緯儀的方位及仰角數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換成為所測(cè)設(shè)備平面的參數(shù)后作為各設(shè)備的舷角及仰角真值，各設(shè)備依此真值進(jìn)行各自的零位調(diào)整，瞄星時(shí)至少要瞄兩顆方位角互成90°的星體。

瞄星法主要存在兩個(gè)問題：(1)對(duì)瞄星時(shí)的氣象條件要求苛刻。瞄星法要求在天氣晴朗條件下，人工瞄準(zhǔn)北極星，且無風(fēng)或風(fēng)速較小，使船體保持靜止，而海上這種良好的氣象條件并不是常有，為瞄星甚至需要等待一個(gè)月之久；(2)瞄星由人工操作，瞄星精度跟操作人員技術(shù)水平有關(guān)，沒有利用現(xiàn)代化計(jì)算工具，整體統(tǒng)籌所有武器系統(tǒng)的校標(biāo)過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于多通道圖像處理的海上裝置自標(biāo)定方法。該自標(biāo)定方法不需要標(biāo)定板，只需要保證相機(jī)在標(biāo)定過程中使目標(biāo)置于十字準(zhǔn)心位置，無運(yùn)動(dòng)軌跡的約束，且采用多通道圖像處理的技術(shù)，主控機(jī)能同時(shí)查看和處理所有通道的圖像，更加快捷方便。

本發(fā)明公開了一種基于多通道圖像處理的海上裝置自標(biāo)定方法，包括如下步驟：

(1)第一次捕獲目標(biāo)信息：具體過程如下：

11)獲取目標(biāo)的多通道圖像：在海上裝置的各系統(tǒng)中安裝CCD圖像傳感器，使目標(biāo)位于圖像中心位置，第一次按壓海上裝置的主控機(jī)的捕獲按鈕，捕獲目標(biāo)在任意時(shí)刻的多通道圖像；

12)計(jì)算目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值：規(guī)定每個(gè)通道圖像的左上角為原點(diǎn)，水平向右的方向?yàn)閤軸，豎直向下的方向?yàn)閥軸；并設(shè)當(dāng)前CCD圖像傳感器的架位位置為位置A，則主控機(jī)計(jì)算第i個(gè)通道在位置A處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值為所述目標(biāo)質(zhì)心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(α_w,β_w)；

13)獲取CCD圖像傳感器的架位信息：計(jì)算所述步驟11)中捕獲目標(biāo)時(shí)CCD圖像傳感器的架位信息，即第i個(gè)通道在位置A處的方位角和俯仰角為

則所述步驟12)中的第i個(gè)通道在位置A處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值目標(biāo)質(zhì)心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(α_w,β_w)與第i個(gè)通道在位置A處的方位角和俯仰角滿足如下矩陣關(guān)系式：

且k_i和θ_i均為CCD圖像傳感器在第i個(gè)通道的校標(biāo)參數(shù)；

(2)第二次捕獲目標(biāo)信息：保持海上裝置的位置不動(dòng)，改變海上裝置的各系統(tǒng)的架位位置，即CCD圖像傳感器的架位位置變?yōu)槲恢肂，但保證所述步驟11)中的目標(biāo)仍在CCD圖像傳感器的攝像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)；

海上裝置的主控機(jī)第二次按壓捕獲按鈕，捕獲目標(biāo)在任意時(shí)刻的多通道圖像；主控機(jī)計(jì)算第i個(gè)通道在位置B處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值為且步驟(2)中捕獲目標(biāo)時(shí)CCD圖像傳感器的架位信息，即第i個(gè)通道在位置B處的方位角和俯仰角為

(3)主控機(jī)計(jì)算k_i和θ_i：且k_i和θ_i滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系式：

(4)調(diào)整第i個(gè)通道的架位信息：已知多通道圖像中第i個(gè)通道CCD十字準(zhǔn)星位置的坐標(biāo)值為調(diào)整第i個(gè)通道在位置B處的目標(biāo)質(zhì)心與CCD十字準(zhǔn)星位置相重合，調(diào)整量為且調(diào)整量滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系式：

(5)完成海上裝置的自標(biāo)定：指定第i個(gè)通道為參考通道，則多通道圖像中其它通道的架位信息參照第i個(gè)通道修正，完成海上裝置的標(biāo)校。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中的CCD十字準(zhǔn)星位置為CCD圖像傳感器中攝像機(jī)的十字架的交點(diǎn)。

再進(jìn)一步地，所述目標(biāo)為夜間清晰可見星點(diǎn)或白天的太陽。

更進(jìn)一步地，所述多通道圖像包括n個(gè)通道圖像，n為大于零的整數(shù)。

更進(jìn)一步地，第i個(gè)通道為n個(gè)通道圖像中的任意一個(gè)通道，且i大于零，小于或等于n。

有益效果：

1、本發(fā)明的自標(biāo)定方法對(duì)校標(biāo)環(huán)境要求較為寬松，目標(biāo)擴(kuò)展到能被鏡頭捕捉的恒星或者太陽，比較傳統(tǒng)的瞄星法，對(duì)瞄星氣象的要求更為合理；

2、本發(fā)明的自標(biāo)定方法不需要借助標(biāo)定板，因此相機(jī)無需做約束條件強(qiáng)的特殊運(yùn)動(dòng)，操作更加便捷；

3、本發(fā)明的自標(biāo)定方法采用圖像多通道處理方式，主控端能同時(shí)查看和處理所有通道圖像，節(jié)省了人工成本。

具體實(shí)施方式

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。

本實(shí)施例公開了一種基于多通道圖像處理的海上裝置自標(biāo)定方法，包括如下步驟：

(1)第一次捕獲目標(biāo)信息：具體過程如下：

11)獲取目標(biāo)的多通道圖像：在海上裝置的各系統(tǒng)中安裝CCD圖像傳感器，使目標(biāo)位于圖像中心位置左右，第一次按壓海上裝置的主控機(jī)的捕獲按鈕，捕獲目標(biāo)在任意時(shí)刻的多通道圖像；所述目標(biāo)為夜間清晰可見星點(diǎn)或白天的太陽，即對(duì)校標(biāo)的環(huán)境要求較為寬松，不再局限于北極星；所述多通道圖像包括n個(gè)通道的圖像，且n為大于零的整數(shù)；

12)計(jì)算目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值：規(guī)定每個(gè)通道圖像的左上角為原點(diǎn)，水平向右的方向?yàn)閤軸，豎直向下的方向?yàn)閥軸；并設(shè)當(dāng)前CCD圖像傳感器的架位位置為位置A，主控機(jī)計(jì)算第i個(gè)通道在位置A處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值為所述目標(biāo)質(zhì)心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(α_w,β_w)；第i個(gè)通道為n個(gè)通道圖像中的任意一個(gè)通道，且0＜i≤n；

13)獲取CCD圖像傳感器的架位信息：所述步驟11)中捕獲目標(biāo)時(shí)CCD圖像傳感器的架位信息，即第i個(gè)通道在位置A處的方位角和俯仰角為則所述步驟12)中的第i個(gè)通道在位置A處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值目標(biāo)質(zhì)心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(α_w,β_w)與第i個(gè)通道在位置A處的方位角和俯仰角滿足如下矩陣關(guān)系式：

且k_i和θ_i均為CCD圖像傳感器在第i個(gè)通道的校標(biāo)參數(shù)；

(2)第二次捕獲目標(biāo)信息：保持海上裝置的位置不動(dòng)，改變海上裝置的各系統(tǒng)的架位位置，即CCD圖像傳感器的架位位置變?yōu)槲恢肂，但使所述步驟11)中的目標(biāo)仍在CCD圖像傳感器的攝像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)；

海上裝置的主控機(jī)第二次按下捕獲按鈕，捕獲目標(biāo)在任意時(shí)刻的多通道圖像，主控機(jī)計(jì)算第i個(gè)通道在位置B處獲得的目標(biāo)質(zhì)心的坐標(biāo)值為且步驟2)中某一時(shí)刻的CCD圖像傳感器的架位信息，即第i個(gè)通道在位置B處的方位角和俯仰角為

因此，結(jié)合主控機(jī)第一次和第二次捕獲的目標(biāo)信息，可以計(jì)算出k_i和θ_i。

(3)主控機(jī)計(jì)算k_i和θ_i：且k_i和θ_i滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系式：

(4)調(diào)整第i個(gè)通道的架位信息：已知多通道圖像中第i個(gè)通道CCD十字準(zhǔn)星位置的坐標(biāo)值為所述CCD十字準(zhǔn)星位置為CCD圖像傳感器中攝像機(jī)的十字架的交點(diǎn)，同時(shí)規(guī)定規(guī)定每個(gè)通道圖像的左上角為原點(diǎn)，水平向右的方向?yàn)閤軸，豎直向下的方向?yàn)閥軸；

調(diào)整第i個(gè)通道在位置B處的目標(biāo)質(zhì)心與CCD十字準(zhǔn)星位置相重合，調(diào)整量為且調(diào)整量滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系式：

(5)完成海上裝置的自標(biāo)定：指定第i個(gè)通道為參考通道，則其它通道的架位信息參照第i個(gè)通道修正，完成海上裝置的標(biāo)校。

由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的自標(biāo)定方法的原理為：通過改變海上裝置的各系統(tǒng)的架位位置，主控機(jī)兩次捕獲目標(biāo)信息，計(jì)算多通道圖像中某一通道的校標(biāo)參數(shù)，再通過調(diào)整任意一個(gè)通道在某位置處的目標(biāo)質(zhì)心與CCD十字準(zhǔn)星位置相重合，獲取該通道的微調(diào)整，最終完成各個(gè)通道的標(biāo)校。

本發(fā)明將目標(biāo)從北極星拓展到可被鏡頭捕捉的恒星或太陽，對(duì)環(huán)境的要求不再那么苛刻，且自標(biāo)定過程無需借助標(biāo)定板，只需要保證CCD圖像傳感器在標(biāo)定過程中使目標(biāo)位于十字準(zhǔn)星附近即可，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)整所有通道零點(diǎn)與參考通道一致，在保證校正結(jié)果準(zhǔn)確度較高的基礎(chǔ)上，節(jié)省了操作流程。

以上實(shí)施例僅為最佳舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。