[发明专利]姿态测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种姿态测量方法及装置，该方法包括：获取待测量目标的视频数据；对于视频数据中的每一帧原始图像，调用预先设置的算法提取原始图像中包含待测量目标的目标图像，对目标图像进行预处理，得到包含待测量目标的轮廓特征的特征图像；对特征图像进行计算，得到待测量目标在特征图像中的惯性椭圆，基于惯性椭圆，确定待测量目标在特征图像中对应的重心坐标和方向角度；依据待测量目标在每一帧所述特征图像对应的重心坐标和方位角，确定待测量目标的姿态信息。能够基于包含待测量目标的轮廓特征的特征图像，得到待测量目标对应的惯性椭圆，并依据该惯性椭圆，得到待测量目标的姿态信息，降低了测量成本，提高了测量的精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，特别涉及一种姿态测量方法及装置。

背景技术

随着科学技术的发展，各个领域对测量技术的测量精度要求也越来越高，例如，在军事领域，通常需要对火箭和导弹等高速移动目标的进行姿态测量，并通过姿态测量得到的数据对高速移动目标的性能进行分析，进而实现对其进行设计优化、故障分析等。

目前，姿态测量方法主要有两种，一种是在飞行目标中内置高精度陀螺仪以对飞行目标进行姿态测量，在利用陀螺仪测量不可回收目标时，需要将陀螺仪测量得到的信号进行无线传输，这种方法的缺点是高精度陀螺仪的价格昂贵、无线传输的信号会存在累计误差和飞行目标移动速度快容易导致信号传输中断。另一种姿态测量方法是光学测量，通过光学测量方法不需要与被测飞行目标进行接触，且能实现对飞行目标进行全程测量，能有效的克服第一种姿态测量方法中的缺点。

然而，经本发明人研究发现，现有的光学测量方法中，需要捕获到飞行目标的细节特征并且需要飞行目标在图像中成像足够大才能有效计算飞行角度，在拍摄导弹、火箭和高度航天器等飞行目标时，往往会存在摄像机视野内的图像像素范围小、细节特征少和被拍摄物体成像较暗等情况，进而导致无法准确的获取飞行目标的飞行姿态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种姿态测量方法，能够基于包含待测量目标的轮廓特征的特征图像，得到待测量目标对应的惯性椭圆，并依据该惯性椭圆，准确的得到待测量目标的姿态信息。

本发明还提供了一种姿态测量装置，用以保证上述方法在实际中的实现及应用。

一种姿态测量方法，包括：

获取待测量目标的视频数据，所述视频数据为应用已标定的相机对所述待测量目标进行拍摄得到的；

对于所述视频数据中的每一帧原始图像，调用预先设置的算法提取所述原始图像中包含所述待测量目标的目标图像，对所述目标图像进行预处理，得到包含待测量目标的轮廓特征的特征图像；对所述特征图像进行计算，得到所述待测量目标在所述特征图像中的惯性椭圆，基于所述惯性椭圆，确定所述待测量目标在所述特征图像中对应的重心坐标和方向角度；

依据所述待测量目标在每一帧所述特征图像对应的重心坐标和方位角，确定所述待测量目标的姿态信息。

上述的方法，可选的，所述对所述目标图像进行预处理，得到包含待测量目标的轮廓特征的特征图像，包括：

对目标图像进行上采样操作，并对经过上采样操作的目标图像进行中值滤波，得到第一预处理图像；

对所述第一预处理图像进行二值化处理，得到多个图像区域；

在各个图像区域中确定待测量目标的轮廓特征区域；

在二值化处理后的所述第一预处理图像中，对除所述轮廓特征区域外的各个所述图像区域进行置零，以得到包含待测量目标的轮廓特征的特征图像。

上述的方法，可选的，所述对所述特征图像进行计算，得到所述待测量目标在所述特征图像中的惯性椭圆，包括：

基于所述特征图像中的各个像素点的灰度值，确定所述特征图像的一阶矩；