一种非接触式火炮方位角实时检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非接触式火炮方位角实时检测系统及方法，所述系统，包括：图像采集装置，所述图像采集装置与上位机连接；所述图像采集装置通过一根横杆安装在可伸缩支架上；所述可伸缩支架固定在地面上，所述图像采集装置能够随可伸缩支架上下移动；所述图像采集装置设置于火炮底座中心的正上方，炮管安装在火炮底座上；所述炮管的上表面粘贴有两个半径相同且间距固定的圆形标记，两个圆形标记的圆心连线与炮管轴线平行；所述图像采集装置对炮管上表面的两个圆形标记区域进行图像采集，并将采集的图像上传给上位机，由上位机进行火炮方位角计算和显示。角计算和显示。角计算和显示。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式火炮方位角实时检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及火炮姿态检测
，特别是涉及一种非接触式火炮方位角实时检测系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]对于炮兵装备，特别是牵引火炮，火炮炮管指向精度直接决定了火控系统精度。传统的火炮炮管姿态测量主要是借助于电子经纬仪、全站仪，采用人工测量方式实现，其缺点是人为误差大，劳动强度高，操作过程复杂等。
[0004]目前，采用角度传感器可以实现火炮炮管的俯仰角检测，但是无法检测炮管的方位角，采用激光陀螺及惯导装置能够检测方位角，但价格昂贵，容易受外部环境干扰，测量精度无法保证。因此，火炮炮管的姿态检测尤其是方位角的检测是一个亟待解决的难题，急需一种新型、高效、高精度的测量方式。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种非接触式火炮方位角实时检测系统及方法；实现火炮炮管的方位角非接触式、自动、连续检测。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种非接触式火炮方位角实时检测系统；
[0007]一种非接触式火炮方位角实时检测系统，包括：图像采集装置，所述图像采集装置与上位机连接；所述图像采集装置通过一根横杆安装在可伸缩支架上；所述可伸缩支架固定在地面上，所述图像采集装置能够随可伸缩支架上下移动；所述图像采集装置设置于火炮底座中心的正上方，炮管安装在火炮底座上；
[0008]所述炮管的上表面粘贴有两个半径相同且间距固定的圆形标记，两个圆形标记的圆心连线与炮管轴线平行；所述图像采集装置对炮管上表面的两个圆形标记区域进行图像采集，并将采集的图像上传给上位机，由上位机进行火炮方位角计算和显示。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种非接触式火炮方位角实时检测方法；
[0010]一种非接触式火炮方位角实时检测方法，包括：
[0011]S101：采集若干幅炮管图像，完成相机标定；
[0012]S102：对火炮进行零位调平后，上位机采集炮管姿态图像并缓存；
[0013]S103：上位机读取当前缓存图像，通过灰度直方图确定阈值，根据阈值进行二值化图像处理；
[0014]在炮管二值图像中提取出图形边缘与轮廓，进而在边缘与轮廓图像中检测出符合标记特征的2个圆形，并保存标记的圆心坐标；首次采集火炮零位图像时，将两个圆心连接成一条直线作为方位角零度基准线；
[0015]S104：上位机连续采集炮管姿态图像并缓存；缓存图像后，重复S103，检测出当前图像中标记的两个圆心，将两个圆心连接成一条直线作为当前方位线；
[0016]S105：计算当前方位线与首次采集零位图像的零度基准线这两条直线的夹角并显示在上位机界面上，删除缓存图像；
[0017]S106：重复S104至S105直至检测结束。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术提供了一种方位角非接触式实时检测方法及系统，采用单目相机，结合图像处理方法，实现火炮炮管方位角非接触式、自动、连续检测。
[0020](2)本专利技术不需要在火炮上改装、加载任何传感装置，即可实现炮管方位角的检测，该检测系统结构简单，可移植性强，易于推广应用。
[0021]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1为本专利技术的一种方位角非接触式实时检测系统结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的一种方位角非接触式实时检测方法流程图；
[0025]图3为本专利技术的图像二值化图像处理具体流程图；
[0026]图4为本专利技术的标记物检测具体流程图；
[0027]图5(a)为本专利技术实施例的模拟炮管姿态原始图像；
[0028]图5(b)为本专利技术实施例的二值化处理后图像；
[0029]图5(c)为本专利技术实施例的图像边缘与轮廓；
[0030]图5(d)为本专利技术实施例的筛选后圆形区域图像；
[0031]图5(e)为本专利技术实施例的符合标志特征的圆形图像；
[0032]图5(f)为本专利技术实施例的方位角零度基准线图像。
[0033]其中，1.标记，2.炮管，3.图像采集装置，4.支架，5.上位机，6.火炮底座。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0036]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]实施例一
[0038]本实施例提供了一种非接触式火炮方位角实时检测系统；
[0039]如图1所示，一种非接触式火炮方位角实时检测系统，包括：图像采集装置3，所述图像采集装置与上位机5连接；所述图像采集装置3通过一根横杆安装在可伸缩支架4上；所述可伸缩支架4固定在地面上，所述图像采集装置3能够随可伸缩支架4上下移动；所述图像采集装置3设置于火炮底座6中心的正上方，炮管2安装在火炮底座6上；
[0040]所述炮管2的上表面粘贴有两个半径相同且间距固定的圆形标记1，两个圆形标记1的圆心连线与炮管2轴线平行；所述图像采集装置3对炮管2上表面的两个圆形标记1区域进行图像采集，并将采集的图像上传给上位机5，由上位机5进行火炮方位角计算和显示。
[0041]进一步地，所述图像采集装置3为高分辨率工业相机。
[0042]进一步地，所述图像采集装置3与上位机5之间通过网络进行连接。
[0043]进一步地，所述图像采集装置3与火炮底座6中心的距离为2～3米。
[0044]实施例二
[0045]本实施例提供了一种非接触式火炮方位角实时检测方法；
[0046]如图2所示，一种非接触式火炮方位角实时检测方法，包括：
[0047]S101：采集若干幅炮管图像，完成相机标定；
[0048]S102：对火炮进行零位调平后，上位机采集炮管姿态图像并缓存；如图5(a)所示；
[0049]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式火炮方位角实时检测系统，其特征是，包括：图像采集装置，所述图像采集装置与上位机连接；所述图像采集装置通过一根横杆安装在可伸缩支架上；所述可伸缩支架固定在地面上，所述图像采集装置能够随可伸缩支架上下移动；所述图像采集装置设置于火炮底座中心的正上方，炮管安装在火炮底座上；所述炮管的上表面粘贴有两个半径相同且间距固定的圆形标记，两个圆形标记的圆心连线与炮管轴线平行；所述图像采集装置对炮管上表面的两个圆形标记区域进行图像采集，并将采集的图像上传给上位机，由上位机进行火炮方位角计算和显示。2.如权利要求1所述的一种非接触式火炮方位角实时检测系统，其特征是，所述图像采集装置为高分辨率工业相机。3.如权利要求1所述的一种非接触式火炮方位角实时检测系统，其特征是，所述图像采集装置与上位机之间通过网络进行连接。4.如权利要求1所述的一种非接触式火炮方位角实时检测系统，其特征是，所述图像采集装置与火炮底座中心的距离为2～3米。5.一种非接触式火炮方位角实时检测方法，其特征是，包括：S101：采集若干幅炮管图像，完成相机标定；S102：对火炮进行零位调平后，上位机采集炮管姿态图像并缓存；S103：上位机读取当前缓存图像，通过灰度直方图确定阈值，根据阈值进行二值化图像处理；在炮管二值图像中提取出图形边缘与轮廓，进而在边缘与轮廓图像中检测出符合标记特征的2个圆形，并保存标记的圆心坐标；首次采集火炮零位图像时，将两个圆心连接成一条直线作为方位角零度基准线；S104：上位机连续采集炮管姿态图像并缓存；缓存图像后，重复S103，检测出当前图像中标记的两个圆心，将两个圆心连接成一条直线作为当前方位线；S105：计算当前方位线与首次采集零位图像的零度基准线这两条直线的夹角并显示在上位机界面上，删除缓存图像；S106：重复S104至S105直至检测结束。6.如权利要求5所述的一种非接触式火炮方位角实时检测方法，其特征是，所述方法还包括：S100：通过调整可伸缩支架及横杆保证相机处于火炮底座中心的正上方，垂直距离为2～3米。7.如权利要求5所述的一种非接触式火炮方位角实时检测方法，其特征是，所述S103上位机读取当前缓存图像，通过灰度直方图确定阈值，根据阈值进行二值化图像处理；具体步骤包括：S103a1：上位机读取缓存的图像，绘制图像灰度直方图；S103a2：在图像灰度直方图中，确定出灰度集中分布区域的灰度值范围[g
a
，g
b
]；S103a3：取阈值S103a4：对图像进行二值化处理；
其中，g(x,y)为原图像，f(x,y)为二值...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延波，李向东，赵兴文，杨子江，王磊，葛兆斌，邢仁鹏，张琳，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：