一种消除前视红外设备与平视显示器视觉误差的方法与流程

本发明属于航空光电子学技术领域，涉及一种消除前视红外设备与平视显示器视觉误差的方法

背景技术：

前视红外设备对飞机航线前方探测成像，并将探测的图像叠加显示在驾驶员视线正前方的平视显示器上，供驾驶员观察。前视红外设备与平视显示器在机上安装位置不可避免存在距离偏差，当飞机着陆时离跑道已非常近或者在机场地面滑行时，这个安装位置差会带来视觉误差，在夜间叠加显示在平视显示器上的前视红外设备图像画面，与驾驶员透过平视显示器观看到的外界场景图像不一致，引起驾驶员的感觉不舒服或误判，影响安全性。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种消除前视红外设备与平视显示器视觉误差的方法，解决前视红外设备与平视显示器之间由于机上安装位置存在距离偏差引起的视觉误差的问题。

技术方案

一种消除前视红外设备与平视显示器视觉误差的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、视轴误差计算：建立飞机“前右下”机体坐标系：以平视显示器为中心，以正前方为x轴，向右为y轴，向下为z轴；

在坐标系内，飞机的俯仰角为β，飞机的横滚角为γ；前视红外设备的坐标为rb＝[rx；ry；rz]，其视轴相对机体坐标系的角度为俯仰角α，飞机飞行高度为h，得到矩阵rp：

通过下面公式得到方位和俯仰视轴误差，

其中方位视轴误差：

俯仰视轴误差：

式中rp(1)为矩阵rp的第一维度值，rp(2)为矩阵rp的第二维度值，rp(3)为矩阵rp的第三维度值；

步骤2：根据计算得到的视轴误差，对图像在水平、竖直方向进行平移、剪切和填黑处理后在平视显示器上显示。

所述步骤2的图像平移和剪切方法为：

计算每个像素对应的角度值：

整幅图像像素数为n像素×m像素，其中，n为方位像素数，m为俯仰像素数；整幅图像视场角度为：va度×vp度，其中，va为方位方向视场角度，vp为俯仰方向视场角度；

方位视轴误差θazi除以取整数，得到方位方向上图像平移的像素个数n1，若n1的绝对值≥n/2，算法失效；

俯仰视轴误差θpitch除以取整数，得到俯仰方向上图像平移的像素个数m1，若m1的绝对值≥m/2，算法失效；

当n1＜0，图像右边剪切n1列，向左移动n1个像素，图像左边填黑n1列；

当n1＞0，图像右边剪切n1列，向左移动n1个像素，图像左边填黑n1列；图像向右移动n1个像素；

当n2＜0，图像向上移动n2个像素；n2＞0，图像向下移动n2个像素。

有益效果

本发明提出的一种消除前视红外设备与平视显示器视觉误差的方法，根据载机姿态数据计算前视红外设备视轴相对于平视显示器视轴偏差，并对前视红外设备输出的红外图像进行平移和剪切处理，将处理后的红外图像送平视显示器显示，可解决由于前视红外设备和平视显示器安装位置引起的视觉误差，保证了前视红外设备在平视显示器显示上的图像与驾驶员透过平视显示器观看到的外界场景图像一致。

附图说明

图1是本发明定义的以平视显示器为中心，建立“前右下”机体坐标系。

图2是本发明一种前视红外设备观察画面与平视显示器观察画面不同，造成的驾驶员视觉误差示意图。

图3是实施本方法的一型前视红外设备，及其与机上交联示意图。图中，1、红外热像仪，2、控制板，3、图像板，4、显控处理机，5、平视显示器。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

请参阅图3，其中1、2、3构成了前视红外设备，视轴误差计算运行在2中，图像平移和剪切运行在3中。

前视红外设备安装到飞机上后，其在机上安装位置相对平视显示器，及视轴相对机体坐标系的俯仰角均为确定值，为确定值，可得到前视红外设备的坐标为rb＝[rx；ry；rz]，俯仰角α。通过机上校靶，可保证前视红外设备视轴与平视显示器视轴平行。

通过arinc429总线2接收4到发送来的飞行高度、飞机俯仰角、飞机横滚角，经2中的视轴误差计算得到方位方向和俯仰方向误差；通过rs422总线，2将得到方位方向和俯仰方向误差发送给3，经3中的图像平移和剪切算法，对1送到3中的红外视频图像进行处理，3输出视频到4，经4在5上显示。

具体步骤包括视轴误差计算、图像平移和剪切：

1)视轴误差计算：

以平视显示器为中心，建立“前右下”机体坐标系，见图1。在机体坐标系内，飞机的俯仰角为β，飞机的横滚角为γ；前视红外设备的坐标为rb＝[rx；ry；rz]，其视轴相对机体坐标系的角度为俯仰角α。

飞机飞行高度为h。

进一步的，通过下面公式得到矩阵rp；

进一步的，通过下面公式得到方位和俯仰视轴误差，其中方位视轴误差：

俯仰视轴误差：

式中rp(1)为矩阵rp的第一维度值，rp(2)为矩阵rp的第二维度值，rp(3)为矩阵rp的第三维度值。

2)图像平移和剪切算法：

整幅图像像素数为n像素×m像素，其中，n为方位像素数，m为俯仰像素数；

整幅图像视场角度为：va度×vp度，其中，va为方位方向视场角度，vp为俯仰方向视场角度。

每个像素对应的角度值：

进一步的，所述1)的方位视轴误差θazi除以取整数，得到方位方向上图像平移的像素个数n1，n1的绝对值≥n/2，算法失效；

进一步的，所述1)的俯仰视轴误差θpitch除以取整数，得到俯仰方向上图像平移的像素个数m1，m1的绝对值≥m/2，算法失效；

进一步的，n1＜0，图像右边剪切n1列，向左移动n1个像素，图像左边填黑n1列；

进一步的，n1＞0，图像右边剪切n1列，向左移动n1个像素，图像左边填黑n1列；图像向右移动n1个像素；

进一步的，n2＜0，图像向上移动n2个像素；n2＞0，图像向下移动n2个像素；

进一步的，

进一步的，n2＜0，图像向上移动n2个像素；n2＞0，图像向下移动n2个像素；

进一步的，输出经上述处理后的图像。

本实施方式所述的方法，可消除由于前视红外设备和平视显示器安装位置引起的视觉误差，实现了前视红外设备在平视显示器显示上的图像，与驾驶员通过平视显示器观看到的外界场景图像保持一致，消除视轴误差。