一种对中辅助方法及系统

本发明涉及光学瞄准控制领域，具体涉及一种对中辅助方法及系统。

背景技术：

1、远程火箭炮作为新型作战力量，具有火力射程远、打击精度高、突防能力强、毁伤效果好等特征。但现阶段，在远程火箭炮弹药装填过程中，火箭炮定向管与装填车导轨的对中过程主要依赖于瞄准手通过眼睛观察，定向管与导轨的高度偏差、方向偏差，通过手势指挥方式，引导操作平台的操作手做出相应的调整。这个过程存在两大难题，一方面是人眼观察存在难以避免的视觉误差，另一方面是手势指挥协调配合难度大。如果投送装置装填对中失败，将会导致装置故障、炮弹卡住，甚至整个投送系统的瘫痪，进而贻误投送任务。总之，传统人工手势指挥方式存在时间长、误差大、风险大、耗费人力的突出问题。

2、要想远程投送装置快速、高效、精准地完成作战任务，就必须满足快速、精准地完成对接装入炮弹。对接装入炮弹是投送装置在技术阵地需要完成的一项重要工作，安全、快速地完成对接装入炮弹工作，是发挥投送装置持续射击能力的重要保证。

3、但是现阶段人工手势指挥存在许多问题，这也是本设计创兴理念的出发点和落脚点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中的人工手势对中方式存在误差大、效率低、风险高、耗费人力的技术问题。

2、本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：

3、一种对中辅助方法包括：

4、s1、将激光发射装置、激光接收装置、信息传输装置以及信息提示装置安装至预设位置；

5、s2、利用激光发射装置，向激光接收装置发送激光；

6、s3、利用预置激光定位逻辑，对投送装置载具投送管件与装填车导轨的位置关系，进行可视化处理，利用摄像头捕捉激光接收装置上的激光点图像；

7、s4、利用opencv，对激光点图像进行预处理、特征提取以及分析操作，以得到图像分析数据，使用预置深度学习图像识别模型，根据图像分析数据，检测定位得到激光点，以求取激光点在激光接收装置上的位置；

8、s5、根据激光点在激光接收装置上的位置，分析获取投送装置载具投送管件与装填车导轨的对接状态数据，利用信息传输装置，将对接状态数据传输至信息提示装置；

9、s6、利用信息提示装置，根据对接状态数据，生成并发出声像提醒信息，据以完成投送装置对中辅助操作。

10、本发明利用图像识别技术，及时捕捉激光点在三色靶面上的位置，并通过信息传输的方式。实时回传位置信息视频，同时在界面上提示激光点距离圆心点的坐标位置。通过编程，在显示界面上提示对中状态以及相应的调整动作，且作出相应地语音提示。操作手根据可视化的位置视频、颜色明显的位置提示、信息直观的坐标提示、清晰的语音纠正提示，作出相应的调整。本发明激光对靶，将对中过程可视化更强，避免了人工手势对中方式的误差大、效率低、风险高的问题。

11、本发明采用声音警报，是为了在各种复杂应用情况下，让操作手能够多感官接受信息，可以让操作员在看得不太清的情况下也能做出正确的调整，可以使操作手的调整更加迅速，为对接装入炮弹提供多重保障。

12、在更具体的技术方案中，步骤s1中，激光接收装置包括：三色靶面；激光接收装置套设于预置套筒，形成一收纳盒；三色靶面与定向管尺寸相适配。

13、在更具体的技术方案中，步骤s3包括：

14、s31、根据摄像头采集的三色靶面图像，利用opencv+深度学习图像识别技术，识别并记录获取三色图半径、中心点坐标；

15、s32、比对处理中心点坐标与三色图中心点坐标，利用下述逻辑，计算激光点相对于三色面中心点坐标的相对坐标：

16、relative_x＝(x_laser-center_x)*scale_x relative_y＝(y_laser-center_y)*scale_y

17、式中，scale_x和scale_y是根据映射关系获得的横向和纵向比例尺；

18、s33、根据相对坐标，比对处理中心点坐标与三色图中心点坐标点间距、三色图半径，据以获取激光点图像。

19、在更具体的技术方案中，步骤s31包括：

20、s311、利用opencv库加载三色靶面图像，根据图像调整尺寸参数，对三色靶面图像进行去噪处理；

21、s312、将三色靶面图像，从rgb颜色空间转换为hsv颜色空间；

22、s313、在hsv颜色空间中，设置红色、黄色和绿色的颜色范围，以完成阈值分割操作；

23、s314、将三色靶面图像中的像素，根据颜色范围进行二值化处理，从而得到差异颜色区域的分割后二值图像；

24、s315、对分割后二值图像进行形态学操作，以得到去噪图像，连接去噪图像中相邻的像素点；

25、s316、计算每个差异颜色区域的像素点数目，确定每个差异颜色区域的颜色类别；

26、s317、利用opencv绘制去噪图像中，差异颜色区域的边界，并在去噪图像中，显示颜色类别的标签。

27、在更具体的技术方案中，步骤s31还包括：

28、s311’、利用下述公式计算三色图半径：

29、radius＝(r_radius+g_radius+b_radius)/3

30、式中，r_radius、g_radius、b_radius分别表示三个颜色通道的半径；

31、s312’、利用下述逻辑计算该三色图的中心点坐标：

32、center_x＝(x1w1+x2w2+x3w3)/(w1+w2+w3)center_y

33、＝(y1w1+y2w2+y3w3)/(w1+w2+w3)

34、式中，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分别表示三个颜色通道的质心坐标，w1、w2、w3为权重。

35、在更具体的技术方案中，步骤s312中，采用下述公式进行颜色空间转换：

36、h＝atan2(sqrt(3)(g-b),2r-g-b)

37、s＝1-3/(r+g+b)*min(r,g,b)

38、v＝(r+g+b)/3

39、式中，r、g、b分别表示像素的红、绿、蓝通道的值。

40、在更具体的技术方案中，步骤s4中，采用kalman滤波器，预测激光点下一帧的位置，并根据实际观测到的激光点位置进行修正，根据激光点在连续帧中的位置变化，跟踪激光点。

41、在更具体的技术方案中，步骤s4包括：

42、s41、根据帧差法，基于两个连续帧之间的差异，利用下述逻辑检测图像序列中，激光点的运动：

43、diff＝|frame(t)-frame(t-1)|；

44、s42、根据光流法，利用下述逻辑估计连续帧之间的运动向量，以检测像素级别的激光点的运动：

45、i(x,y,t)＝i(x+u,y+v,t+1)。

46、在更具体的技术方案中，步骤s5还包括：

47、s51、在小角度近似下，利用下述逻辑，忽略激光的水平方向偏移量对垂直方向偏移量的影响，以求取垂直方向影响数据：

48、(d-d1)ton0＝d,1tan02

49、s52、利用下述逻辑，根据垂直方向影响数据，求取激光在光靶上的垂直偏移量：

50、

51、s53、利用下述逻辑，求取激光在光靶上的水平偏移量：

52、

53、s54、根据垂直偏移量及水平偏移量，求取激光在光靶上的总偏移量：

54、

55、s55、利用下述逻辑，求取激光在光靶上的总偏转角：

56、

57、s56、在炮弹完全塞入投送管件时，利用下述逻辑，求取有效部分最前端距离投送管件内壁距离：

58、

59、据以得到有效部分最前端距离投送管件内壁距离δd与总偏移量l的关系：

60、

61、以及炮弹，保持有效部分最前端距离投送管件内壁距离δd的间隙，塞入投送管件时，激光在光靶上的偏移量：

62、

63、s57、根据有效部分最前端距离投送管件内壁距离δd与总偏移量l的关系，求取对接状态数据，其中，对接状态数据包括：警戒状态、安全状态以及安全系数。

64、本发明的信息提示装置界面上的视频，是操作手的主要判断偏差的装置，让其能够通过视频来进行检查和纠正，如果没有这个装置，操作手与激光靶的距离较远，通过视觉的话可能存在较大的误差，在复杂应用环境中，可能导致完全看不清，而视频传输让操作手不管在什么情况下都能顺利地接受激光的位置来及时地调整投送管件进行对接装入炮弹，实时传输视频，确保装备状态准确化。

65、本发明可以应用的场景包括但不限于：投送装置的装炮弹工作、开凿隧道时可精确测量盾构机是否偏离了预定轨道，以及偏差量是多少，从而避免了因方向不正确而导致的路线错误，偏离了预定轨道，从而节省了大量的时间与财力，也避免了造成一些安全事故，确保了安全性，同时具有很强的实用性。

66、在更具体的技术方案中，一种对中辅助系统包括：

67、模型安装模块，用以将激光发射装置、激光接收装置、信息传输装置以及信息提示装置安装至预设位置；

68、激光发射装置，用以向激光接收装置发送激光；

69、激光点捕捉模块，用以利用预置激光定位逻辑，对投送装置载具投送管件与装填车导轨的位置关系，进行可视化处理，利用摄像头捕捉激光接收装置上的激光点图像，激光点捕捉模块与激光发射装置连接；

70、激光点定位模块，用以利用opencv，对激光点图像进行预处理、特征提取以及分析操作，以得到图像分析数据，使用预置深度学习图像识别模型，根据图像分析数据，检测定位得到激光点，以求取激光点在激光接收装置上的位置，激光点定位模块与激光点捕捉模块连接；

71、对接状态获取模块，用以根据激光点在激光接收装置上的位置，分析获取投送装置载具投送管件与装填车导轨的对接状态数据，利用信息传输装置，将对接状态数据传输至信息提示装置，对接状态获取模块与激光点定位模块连接；

72、对中辅助提升模块，用以利用信息提示装置，根据对接状态数据，生成并发出声像提醒信息，据以完成投送装置对中辅助操作，对中辅助提升模块与对接状态获取模块连接。

73、本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用图像识别技术，及时捕捉激光点在三色靶面上的位置，并通过信息传输的方式。实时回传位置信息视频，同时在界面上提示激光点距离圆心点的坐标位置。通过编程，在显示界面上提示对中状态以及相应的调整动作，且作出相应地语音提示。操作手根据可视化的位置视频、颜色明显的位置提示、信息直观的坐标提示、清晰的语音纠正提示，作出相应的调整。本发明激光对靶，将对中过程可视化更强，避免了人工手势对中方式的误差大、效率低、风险高的问题。

74、本发明采用声音警报，是为了在各种复杂应用情况下，让操作手能够多感官接受信息，可以让操作员看得不太清的情况下也能做出正确的调整，可以使操作手的调整更加迅速，为对接装入炮弹提供多重保障。

75、本发明的信息提示装置界面上的视频，是操作手的主要判断偏差的装置，让其能够通过视频来进行检查和纠正，如果没有这个装置，操作手与激光靶的距离较远，通过视觉的话可能存在较大的误差，在复杂具体应用环境讲究可能导致完全看不清，而视频传输让操作手不管在多数情况下都能顺利地接受激光的位置来及时地调整投送管件进行对接装入炮弹，实时传输视频，确保装备状态准确化。

76、本发明可以应用的场景包括但不限于：投送装置的装炮弹工作、开凿隧道时可精确测量盾构机是否偏离了预定轨道，以及偏差量是多少，从而避免了因方向不正确而导致的路线错误，偏离了预定轨道，从而节省了大量的时间与财力，也避免了造成一些安全事故，确保了安全性，同时具有很强的实用性。本发明解决了现有的人工手势对中方式存在的误差大、效率低、风险高的技术问题。