[发明专利]一种基于泡沫细水雾涡扇炮自动瞄准系统的火源定位算法

权利要求书

1.一种基于泡沫细水雾涡扇炮自动瞄准系统的火源定位算法，其特征在于，包括以下步骤：

1)火焰探测、2)火焰目标定位、3)射流曲线修正、4)定位火源；

火焰探测包括火焰探测预识别和火焰精准探测，火焰探测预识别为图像型火灾探测器在水平或垂直运动过程中的火焰探测，预识别中检测到可疑目标后，泡沫细水雾涡扇炮停止运动，进入精确识别周期，视野范围内观察到的火焰目标，可以通过火焰的闪烁频率、目标形状变化、目标尖角等特征进行识别；

其中，图像型火灾探测器运动过程中主要进行如下作业，(1)移动：预测跟踪目标在多帧图像中位置的变化，根据图像型瞄准器的运动方向可以得知目标在图像上的运动方向，因此大大简化了目标跟踪的难度；(2)匹配：瞄准器在指定搜索区域内识别下一帧图像中的目标特征，并能在多目标中正确选择所要跟踪的目标；

火焰目标定位包括有目标定位方式1和目标定位方式2；

目标定位方式1为：

h＝H*(tan(α+Camera.V/2)-tan(α-Camera.V/2))

a＝2*H*tan(Camera.H/2)/cos(α-Camera.V/2)

b＝2*H*tan(Camera.H/2)/cos(α+Camera.V/2)

其中H为图像瞄准器高度，Camera.V为图像瞄准器垂直视场角，Camera.H为图像瞄准器水平视场角，梯形的高度即为图像的垂直视场。梯形的上底和下底分别为近地点和远地点的水平视场宽度，当垂直视场角度α较小时，为了方便计算，这里假设图像瞄准器的水平视场宽度为线性变化，即取

a＝b＝2*H*tan(Camera.H/2)

当垂直视场角度α逐渐增加时，直至垂直视场角度α逐渐增加45度及以上时，采用目标定位方式2：

目标定位方式2为：

点(MX,MY)在地面上的投影坐标为(RX,RY)：

计算水平和垂直定位角度分别为：

Angle.H＝atan(RX/RY)

其中，视场截面，即与图像瞄准器光轴相垂直的理想投影成像面。该视场截面在地面上的投影，即图中的梯形为实际的视场范围，物理坐标系OXY:以小炮水平转动轴与地面交点为原心，在地面上顺着视场远离的方向为纵坐标，向右为X坐标；视场截面坐标系：以图像中心点在截面上的投影为原点，面向视场轴方向，向右为横坐标，向上为纵坐标；

当目标设定位成功后，采用射流曲线修正，其中，当前炮管角度为α，设图像瞄准器光轴与炮管出水口的水平夹角为θ，红色线在地面上的落点表示物体实际位置，蓝色线表示实际射流情况，两者之间需要修正的角度为β；

水平修正角度为：

当炮管角度α0°时，L＝tan(α)

当α＝0°时：

其中，|ΔX|、|ΔY|分别为目标点距离图像中心点的水平偏移量和垂直偏移量

垂直修正：射流垂直修正为通过实验测量值拟合所得，H为安装高度，α为炮管垂直角度。

Δα＝P0·H+P1·α²+P2·α+P3

(P0＝0.2519，P1＝0.0007361，P2＝-0.03008，P3＝-2.02)

当射流曲线进行水平修正和垂直修正过后，可以有效的对火源进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于泡沫细水雾涡扇炮自动瞄准系统的火源定位算法，其特征在于，还包括基于匹配的目标跟踪算法首先需要提取目标的有效特征，如轮廓、形状、区域、直方图等。其次是相似性度量，如欧式距离、相关系数等；最后是评价准则定义。

3.根据权利要求1所述的一种基于泡沫细水雾涡扇炮自动瞄准系统的火源定位算法，其特征在于，所述目标尖角包括处于火焰正上方的空间特征，火苗出现的时间的时间特征以及火苗的面积与火焰的大小存在一定比例的面积特征。