[发明专利]基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速精密测量装置，尤其涉及一种基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪。

背景技术

目前，对于高速运动物体的精密测量，主要采用光电经纬仪。随着科学技术的发展和研究的需要，对高速运动物体的精确测量引起广泛的重视，对光电经纬仪的跟踪速度和精度也提出了越来越高的要求。

当前光电经纬仪多采用单目跟踪，姿态调节方式为手动调节或自动调节：手动调节调节速度不稳定，容易丢失目标，成像质量差，测量精度不高；自动调节受限于图像处理速度和机械结构的灵活性，调节速度无法满足对高速运动物体的精确测量要求。目前，对音速及以下的实验一般采用人工跟踪拍摄的方式进行测量，但这种测量画面质量不高，无法适应高速试验的要求；对超音速的试验一般采用多台高速相机分段接力、定向拍摄的方式进行测量，但这无法获取完整的运动画面。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪，包括跟踪相机和拍摄相机，所述跟踪相机与拍摄相机安装在同一俯仰传动轴的两侧，俯仰电机通过支座安装在方位电机的回转轴上，所述俯仰传动轴连接有俯仰轴编码器，所述方位电机的回转轴连接有方位轴编码器，所述方位电机固定在基座上。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪，跟踪相机和拍摄相机的安装位置可调节，可以通过调整相机的安装位置和增加配重的方式实现绕固定轴回转构件的惯性力平衡，减小机械振动。可以实现在目标高速运动条件下的自动精密跟踪，整个装置结构紧凑、重心低、重量轻，跟踪相机和拍摄相机姿态调整的响应速度快，拍摄相机的成像质量高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例中经纬仪跟踪流程示意图。

图中标号：

1-基座、2-方位轴编码器、3-方位电机、4-跟踪相机、5-跟踪相机支架、6-俯仰轴编码器、7-支座、8-俯仰电机、9-俯仰传动轴、10-拍摄相机支架、11-拍摄相机。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪，其较佳的具体实施方式是：

包括跟踪相机和拍摄相机，所述跟踪相机与拍摄相机安装在同一俯仰传动轴的两侧，俯仰电机通过支座安装在方位电机的回转轴上，所述俯仰传动轴连接有俯仰轴编码器，所述方位电机的回转轴连接有方位轴编码器，所述方位电机固定在基座上。

所述跟踪相机为大视场相机，采用短焦镜头，所述拍摄相机为高速相机，采用长焦镜头。

所述跟踪相机和拍摄相机的安装位置可调节，通过调整相机的安装位置和增加配重使所述跟踪相机和拍摄相机的重心与所述俯仰传动轴的轴线重合，并使所述支座及其支撑的俯仰系统的总质心与所述方位电机的回转轴重合。

所述跟踪相机基于图像识别捕捉目标的位置，所述方位电机和俯仰电机根据所述跟踪相机采集图像的处理结果调整两相机的姿态，使目标始终位于所述拍摄相机的视场范围内，所述拍摄相机以固定时间间隔对目标进行拍摄，由此完成目标高速运动、速度急剧变化下的跟踪记录。

该基于图像识别与跟踪的双目高速高精度经纬仪跟踪记录的主要步骤包括：

跟踪相机利用其视场大的特点，基于图像特征捕捉目标，并将数据传给上位机；

上位机根据捕捉数据计算两电机进行姿态调整的动作，并将动作指令发送给方位电机和俯仰电机，两个电机内置的编码器将电机的动作数据反馈给上位机，实现电机动作的闭环高精度控制；

拍摄相机以固定时间间隔拍摄图像，拍摄相机拍摄的同时方位轴编码器和俯仰轴编码器读取当前位置数据，数据采集完成后，将图像数据和位置数据上传；