[发明专利]高重频激光瞄准可移动目标性能的分析系统及方法

权利要求书

1.一种高重频激光瞄准可移动目标性能的分析系统及方法，它包括中心目标光源(1)、定标灯组(2)、PIN管探测器(3)、CMOS或者CCD相机(4)、拍摄控制分析系统(5)、激光器(6)、激光光斑(7)，靶面(8)，其特征在于：中心目标光源(1)和定标灯组(2)安装在靶面(8)上；高速PIN管探测器(3)和CMOS或CCD相机(4)及其包含的光学镜头必须对所要拍摄的激光波长敏感；CMOS或CCD相机(4)具有外触发功能；中心目标光源(1)和4个二极管定标灯组(2)可通过程序分别控制开关；CMOS或CCD相机(4)和PIN管探测器(3)与靶面(8)固定在一起，系统定标调整时，通过调整相机位置以及镜头焦距控制相机视场覆盖整个靶面或靶面中心的部分面积，通过覆盖面积的不同可以调整分析系统的分辨率；CMOS或者CCD相机(4)与靶面(8)的相对位置在之后的测量过程中不再发生改变，从而靶面可以随意移动，成为可移动靶标。

2.一种基于权利要求1所述系统的高重频激光瞄准可移动目标性能分析方法，其特征在于包括如下步骤：

A.将中心目标光源(1)与定标灯组(2)安装于靶面(8)或任意平面上；

B.打开中心目标光源(1)，CMOS或者CCD相机(4)拍摄靶面背景图像，并依次分别打开四个定标灯组(2)，各拍摄一幅靶面图像作为定标图像，然后将定标灯组全部关闭，仅保留靶面中心目标光源，从这五幅定标图像解算出靶面坐标与像平面坐标的关系；

四个定标灯组就可以列出八个共线方程：

xi=fa1(Xi′-Xs)+b1(Yi′-Ys)+c1(Zi′-Zs)a3(Xi′-Xs)+b3(Yi′-Ys)+c3(Zi′-Zs)]]>

yi=fa2(Xi′-Xs)+b2(Yi′-Ys)+c2(Zi′-Zs)a3(Xi′-Xs)+b3(Yi′-Ys)+c3(Zi′-Zs)]]>

其中a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁、c₂、c₃是坐标转换矩阵中的元素；

定标灯点在靶面坐标系中的坐标为(X’，Y’，Z’)，该点在摄影测量坐标系即图像坐标系中的坐标为(X，Y，Z)，则有：

XYZ=a1b1c1a2b2c2a3b3c3X′-XsY′-YsZ′-Zs]]>

其中(X_s，Y_s，Z_s)为中心目标光源在靶面坐标系的坐标，可随意定义该点的坐标，为方便起见，大多将其定义为原点坐标(0，0，0)；

四个定标灯的三维坐标可以解出坐标转换矩阵

则对靶面坐标系上任意一点(X’，Y’，Z’)都可根据相片坐标系中对应的点(X，Y，Z)由以下换算得到：

X′Y′Z′=a1b1c1a2b2c2a3b3c3-1XYZ+XsYsZs;]]>

C.进入测量状态，待测激光器以一定重复频率发射激光脉冲，激光脉冲照射到墙面或者靶面上形成激光光斑，激光光斑位于PIN管探测器(3)和CMOS或者CCD相机(4)的探测视场中；

D.PIN管探测器响应激光脉冲的光信号并触发CMOS或者CCD相机(4)拍摄一幅激光脉冲光斑图像；

E.拍摄测量分析系统(5)将拍摄到的激光光斑图像通过图像算法减去之前拍摄的背景图像，从而减掉中心目标光源，使图像中仅保留光斑亮点，通过迭代算法算出光斑亮点的选取阈值，根据阈值选出光斑区域，将区域内的光斑图像运用加权平均的算法求出光斑的能量中心；

F.拍摄测量分析系统(4)定标时计算出的靶面坐标与像坐标关系，换算出激光光斑能量中心在靶面上的真实坐标，计算并记录激光光斑能量中心位置与靶面真实中心位置的距离差：