卧装的光电吊舱的图像调整方法、装置以及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及成像技术领域，具体而言，涉及一种卧装的光电吊舱的图像调整方法、 装置以及系统。
【背景技术】
[0002] 吊舱是指安装有某机载设备或武器，并吊挂在机身或机翼下的流线型短舱段。光 电吊舱为吊舱的一种，通常安装有前视红外摄像机、电视摄像机和激光指示器/测距仪等 光学传感器。按功用目前主要有机载导航吊舱和瞄准吊舱两类。随着精确制导武器技术的 不断发展，航空光电吊舱已成为战机精确打击系统中的重要组成部分。它隔离载机的姿态 变化和机械振动对光学传感器指向的影响，同时，它利用光学传感器完成对目标的搜索、定 位、跟踪。
[0003]目前的光电吊舱的安装方式主要有两种，吊装以及卧装。
[0004] 其中，吊装是指将光电吊舱安装于载机的机身或者机翼之下，其方位轴线（定为 基准轴线）与载机在竖直方向的轴线平行。而卧装一般是指将光电吊舱安装于载机的头 部，其横滚轴线（定为基准轴线）与载机在竖直方向的轴线垂直。因此，吊装的光电吊舱和 卧装的光电吊舱的基准轴线是相互垂直的，当光电吊舱获取载机正下方的图像时，卧装与 吊装的光电吊舱所形成的图像视角是一致的，但是一旦光电吊舱获取的图像偏离了载机的 正下方，由于卧装的光电吊舱和吊装的光电吊舱的视角不一致，造成了所获取的图像的视 角也是有很大的偏差的。而一般的，吊装的光电吊舱与人直接向左看向右看时眼中所呈现 的图像是类似的，而卧装的光电吊舱则是与人直接向左看向右看时眼中所呈现的图像有很 大的偏差，需要观察人员在脑中对图像与方向的对应关系进行转化后，方能够识别，这对于 观察人员来说，是非常不方便的。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种卧装的光电吊舱的图像调整方法、 装置以及系统，能够将卧装的光电吊舱的图像调整为吊装的光电吊舱所显示的图像，不需 要观察人员再对图像与方向的对应关系进行转换，观察更加的方便。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种卧装的光电吊舱的图像调整方法，包括：
[0007] 获取载机的姿态角以及光电吊舱的框架横滚角以及框架俯仰角，所述姿态角包 括：载机方位角、载机俯仰角以及载机横滚角；
[0008] 根据所述载机的姿态角以及光电吊舱的框架横滚角以及框架俯仰角，计算图像的 旋转角度；
[0009] 根据所述旋转角度，将所述光学传感器所获取的图像进行旋转。
[0010] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述根 据所述姿态角，计算图像的旋转角度具体包括：
[0011] 建立载体坐标系，确定光学传感器的光轴在所述载体坐标系下的向量；
[0012] 根据所述载机的姿态角，将所述向量由载体坐标系下，变换至北西天地理坐标系 下；
[0013] 根据北西天地理坐标系下的向量计算光轴观测角以及光轴方位角；
[0014] 将载机方位角为零度时的光轴方位角作为所述图像的旋转角度。
[0015] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述根 据所述载机的姿态角，将所述向量由载体坐标系下，变换至北西天地理坐标系下，具体包 括：
[0016] 根据所述载机的姿态角，计算从载体坐标系到北西天地理坐标系的坐标变换矩 阵；
[0017] 将所述光学传感器的光轴在所述载体坐标系下的向量左乘所述坐标变换矩阵，获 得所述北西天地理坐标系下的向量。
[0018] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述从 载体坐标系到北西天地理坐标系的坐标变换矩阵满足：
[0020] 其中，α为载机方位角；β为载机俯仰角；γ为载机横滚角。
[0021] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述光 轴方位角Φ满足公式
[0022] 其中，Θ为光轴观测角，满足公式：Θ=cosi(-iz);
[0023] 北西天地理坐标系下的向量P为：?η = ijT;
[0025] g为坐标变换矩阵；
[0026] I*为载体坐标系下的向量，且所述载体坐标系下的向量P满足公式：
[0027]
[0028] 其中，θp为框架俯仰角；θι^为框架横滚角。
[0029] 第二方面，本发明实施例还提供一种卧装的光电吊舱的图像调整装置，包括：
[0030] 数据获取单元，用于获取载机的姿态角以及光学传感器的框架横滚角以及框架俯 仰角，所述姿态角包括：载机方位角、载机俯仰角以及载机横滚角；
[0031] 旋转角度计算单元，用于根据所述载机的姿态角，计算图像的旋转角度；旋转角度 计算单元，用于根据所述载机的姿态角，计算图像的旋转角度；
[0032] 图像旋转单元，用于根据所述旋转角度，将所述光学传感器所获取的图像进行旋 转。
[0033] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，坐标系 建立模块，用于建立载体坐标系，确定光学传感器的光轴在所述载体坐标系下的向量；[0034] 坐标系转换模块，用于根据所述载机的姿态角，将所述向量由载体坐标系下，变换 至北西天地理坐标系下；
[0035] 光轴状态角计算模块，用于根据北西天地理坐标系下的向量计算光轴观测角以及 光轴方位角；将载机方位角为零度时的光轴方位角作为所述图像的旋转角度。
[0036] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，所述坐 标系转换模块具体包括：
[0037] 坐标变换矩阵计算子模块，用于根据所述载机的姿态角，计算从载体坐标系到北 西天地理坐标系的坐标变换矩阵；
[0038]向量计算子模块，用于将所述光学传感器的光轴在所述载体坐标系下的向量左乘 所述坐标变换矩阵，获得所述北西天地理坐标系下的向量。
[0039] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，
[0044] $为坐标变换矩阵；且所述坐标变换矩阵G满足公式：
[0046]P为载体坐标系下的向量，且所述载体坐标系下的向量]^满足公式：
[0047]
[0048] 其中，α为载机方位角；β为载机俯仰角；γ为载机横滚角；θp为框架俯仰角； 框架横滚角。
[0049] 第三方面，本发明实施例还提供一种卧装的光电吊舱的图像调整系统，包括：光电 吊舱、载机以及安装在所述载机上的如上述第二方面所述的卧装的光电吊舱的图像调整装 置。
[0050] 本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法、装置以及系统，本发明 实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法，根据载机当前的姿态角以及光电吊舱的 框架横滚角和框架俯仰角，将图像的旋转角度计算出来，并根据该旋转角度，将光学传感器 所获取的图像进行旋转，旋转之后所获取的图像，即为吊装的光电吊舱在扫描同一目标时 所获取到的图像，更加符合人眼的观察习惯，不需要观察人员再对图像与方向的对应关系 进行转换，观察更加的方便。
[0051] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0052] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。
[0053]图1示出了本发明实施例所提供的一种卧装的光电吊舱的图像调整方法的流程 图；
[0054]图2示出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法中图像的旋 转角度的方法的流程图；
[0055]图3示出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法中，进行坐标 系的变换时的中间转换示意图；
[0056]图4示出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法中，进行坐标 系的变换时的中间转换示意图；
[0057]图5示出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整方法中，进行坐标 系的变换时的中间转换示意图；
[0058] 图6示出了根据在北西天坐标下的向量计算光轴观测角以及光轴方位角的示意 图；
[0059]图7示出了本发明实施例所提供的一种卧装的光电吊舱的图像调整装置的结构 示意图；
[0060]图8示出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整装置中，旋转角度 计算单元的结构示意图；
[0061]图9输出了本发明实施例所提供的卧装的光电吊舱的图像调整装置中，坐标系转 换模块的结构示意图；
[0062] 图示说明：
[0063] 10-数据获取单元；20-旋转角度计算单元；30-图像旋转单元；40-坐标系建立模 块；50-坐标系转换模块；60-光轴状态角计算模块；70-坐标变换矩阵计算子模