[发明专利]一种飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于增强现实技术的飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统及方法。该系统包括用于获取目标姿态测量的观测视角和真实背景信息的光学图像采集设备，以图像的形式用于对目标姿态测量进行仿真和处理的姿态仿真和处理平台，用于输出目标姿态测量值和接收测量误差信息的姿态测量单元。该系统及方法能够提供大量可控的图像训练数据及对测量算法的结果进行评价和鉴定，解决了现有技术中无法对飞行器姿态测量算法进行评价和鉴定的难题。

技术领域

本发明涉及飞行器姿态测量的技术领域，具体涉及一种基于增强现实技术的飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统及方法。

背景技术

三维姿态是反映飞行器飞行状态的重要参数，主要包括偏航角、俯仰角、滚转角。三维姿态不仅是评估飞行器飞行平稳性的重要依据，而且对飞行器故障分析、飞行器气动外形设计的完善、武器性能鉴定以及视觉导航等具有非常重要的应用价值。由于飞行器真实图像数据获取难度大、样本少，很多从事姿态测量领域研究的人员都想到了采用三维仿真的方法为姿态测量提供数据样本，建立模板库。采用这种仿真辅助的方法对提高目标识别和提取能力，改进姿态测量算法等方面效果明显，大幅提高了研制效率。

专利公开号为CN105373011A的文献公开了一种飞机飞行姿态的视觉图像识别方法。该方法包括：采集飞机飞行实时图像或离线单帧/序列图像作为输入图像，根据待测目标轮廓特征建立多特征融合匹配度指标，应用该指标从疑似目标集中识别出待测飞机的轮廓；采用局部预测搜索和模板匹配策略，在仿真模板库中获取与目标飞机轮廓最相似的角度编码模板图像；从匹配到的角度编码图像中解算出当前帧飞机飞行的姿态参数。该方法虽然简单且易于实现，但是存在下来问题：1)没有涉及到观测角度；2)没有利用仿真三维目标的显示角度可控性提供对姿态测量精度验证。公开号为CN105373011的文献公开了一种检测光电跟踪设备的实时仿真系统。在光电跟踪设备研制过程中，对各电控系统进行联合测试，提高研制效率；在接近真实环境下训练，针对各种不同目标进行模拟训练，提高操作手技能；在系统维护阶段，对各电控系统进行性能测试，及时发现问题。

目前，采用机器视觉方法进行目标飞行器的三维姿态测量的应用比较普遍。但是，各类三维姿态测量方法都存在获取样本困难，缺乏足够的目标图像数据支持算法的持续改进；同时缺少目标姿态真值，测量结果精度无法验证的问题。所以目前国内各类姿态测量设备或算法测量结果可信度都不高，对同一目标的测量结果也千差万别，没有统一的精度鉴定结果。国内一些姿态测量方法中也会涉及到采用立体仿真目标进行辅助验证或模板匹配的实例，但都只是采用虚拟现实技术，没有真实背景图像，无法仿真飞行目标时光照差别、云层遮档等背景对姿态提取的影响。

针对现有技术中对飞行器姿态测量算法无法进行验证或训练与鉴定的问题，急需一种能够提供大量可控的图像训练数据及对测量算法的结果进行评价和鉴定的基于增强现实技术的飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统及方法。

发明内容

针对现有技术中对飞行器姿态测量算法无法进行验证或训练与鉴定的问题，本发明实施例提供一种能够提供大量可控的图像训练数据及对测量算法的结果进行评价和鉴定的基于增强现实技术的飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统。本发明实施例提供的基于增强现实技术的飞行器姿态测量算法训练与鉴定的系统叠加了真实背景，从而能够模拟出真实背景对待测目标图像处理结果的影响，并且能够为目标姿态测量算法提供改进的数据及评价鉴定。