一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动控制技术，特别是一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法。
【背景技术】
[0002]狙击作为特种作战的一种战斗模式，可以远距离有效击毁敌重要目标或精确射杀敌有生力量。要成为一名狙击手，需要具备过人的射击天赋，面对长时间、高强度的专业训练以及百里挑一的淘汰率。狙击手在执行任务的时候，需要忍受孤独寂寞，始终保持头脑清醒冷静，在长时间的等待后，力求一击毙命，同时面临暴露被消灭的危险。因此，狙击手在执行任务时承受了巨大的心理和生理压力，这种压力会不同程度影响狙击手的临场发挥。
[0003]狙击机器人作为一种智能化特种装备，在具备狙击手基本功能的基础上，由于智能弹道修正计算的辅助，使得狙击精度进一步提高；由于机械装置自身的低热量特性，使得被侦察器材发现的可能性进一步降低；由于不受人呼吸、心跳等武器射击干扰因素的影像，使得狙击的精度稳定性进一步提高；由于自身的可维修性，使得狙击的成本进一步降低；由于操控系统的简易性，使得任何士兵都有成为狙击手的可能。因此，研究狙击机器人作为未来狙击战场的重要作战力量，具有重要的科学意义和军事价值。
[0004]国内在武装机器人领域未见有面世的成熟产品，在狙击机器人领域更未见有显著研究成果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法，在狙击过程中，通过遥控侦查摄像机和可视化一体枪瞄镜能够快速进行目标瞄准。一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]步骤I，设定侦查摄像机图像中一点为原点建立直角坐标系，记录可视化一体枪瞄准镜准星在侦查摄像机图像中的位置(XQ，y0);
[0007]步骤2，侦查摄像机进行扫描，若侦查摄像机图像中出现目标，记录此刻侦查摄像机相对初始位置的回转角度α和俯仰角度β，及目标在侦查摄像机图像中的直角坐标系的位置(xi’yi);
[0008]步骤3，可视化一体枪瞄准镜准星根据回转角度α和俯仰角度β在相应方向上旋转相应角度；
[0009]步骤4，在侦查摄像机图像中的直角坐标系下，可视化一体枪瞄准镜准星从(Χ0，yo)移动至(xi，yi)。
[0010]本发明与现有技术相比，具有以下优点:利用安装在履带式机器人上的宽视场侦查摄像机能快速确定目标所在区域，利用安装在狙击枪上的可视化一体枪瞄镜可以快速锁定目标所在区域。
[0011]下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。
【附图说明】
[0012]图1是本发明方法采用的系统示意图。
[0013]图2是本发明方法采用的系统总体框架示意图。
[0014]图3标定示意图。
[00?5]图4目标快速粗定位示意图。
[0016]图5目标精确瞄准示意图。
[0017]图6是本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0018]如图1、图2所示，本发明方案将狙击步枪安装在履带机器人上方中间偏前位置，将狙击步枪原有狙击镜替换为可视化一体枪瞄镜，用于精确瞄准目标，狙击步枪在回转和俯仰两个自由度上具有一定范围的调节角度，狙击枪的旋转带动可视化一体枪瞄镜的旋转，它们旋转的方向和角度都相同；宽视场侦查摄像机安装在狙击枪右后位置，安装高度高于狙击枪，保证狙击枪不挡住其视角，另外侦查摄像机在回转和俯仰两个自由度上具有一定的角度调节范围，用于快速锁定目标所在区域；图传电台和数传电台天线分别安装在侦查摄像机后面两侧，左边为图传天线，右边为数传天线；图传电台、数传电台、主控处理器及相关驱动器和角度传感器都放置在履带式机器人内部;其中图传电台实时将侦查摄像机和可视化一体枪瞄镜的图像传回到操控端，显示在操控端屏幕。数传电台实时发送狙击手遥控命令给履带式狙击机器人并返回侦查摄像机和可视化一体枪瞄镜旋转的方向和角度。狙击手通过操控端遥控狙击枪进行狙击。
[0019]上述系统特性:
[0020](I)利用安装在机器人上的宽视场侦查摄像机能快速所定目标所在区域。
[0021](2)可视化一体枪瞄镜可以快速锁定目标所在区域。
[0022](3)利用操控端手动遥控可视化一体枪瞄镜可以快速精确瞄准目标。
[0023](4)通过点击操控端屏幕上目标可以更方便、更快捷精确瞄准目标。
[0024]如图3所示，系统启动后即进行标定，当操控端屏幕上可视化一体枪瞄镜和宽视场侦查摄像机的图像都为机器人正前方图像时，记录屏幕上可视化一体枪瞄镜准星在宽视场侦查摄像机图像中的位置(XQ，yQ)，设定侦查摄像机图像左下角为坐标原点；另外结合角度传感器标定并记录可视化一体枪瞄镜准星在操控端屏幕上沿水平和竖直方向移动单位距离可视化一体枪瞄镜实际所转的角度αχ和βγ。
[0025]如图4所示，对目标快速粗定位时，首先狙击手通过操控端遥控履带式机器人行驶到合适位置，然后遥控宽视场侦查摄像机从左到右、从上到下进行目标扫描，直至操控端屏幕中出现目标，记录该位置侦查摄像机相对初始位置的回转角度α和俯仰角度β。
[0026]如图5所示，对目标精确瞄准时，首先可视化一体枪瞄镜根据侦查摄像机回转角度α和俯仰角度β自动在相应方向上旋转相应角度，这样可视化一体枪瞄镜准星即出现在操控端屏幕中(XQ，yQ)位置，然后通过手动遥控或点击操控端屏幕上目标的方式将可视化一体枪瞄镜枪瞄镜准星瞄准屏幕上的目标，相应的实际场景中狙击枪即瞄准了狙击目标:
[0027]I)狙击手通过一直观察操控端屏幕，可以清晰看到枪瞄镜准星和目标相对位置，然后手动遥控狙击枪使可视化一体枪瞄镜准星瞄准图像中的目标，即狙击枪瞄准了目标；遥控指令通过数传电台发送给主控处理器，主控处理器随即控制可视化一体枪瞄镜(即狙击枪)进行相应方向和角度的旋转，实现快速瞄准目标；
[0028]2)狙击手通过点击操控端屏幕中的目标以获取其位置信息(X1，yi)，则狙击枪和可视化一体枪瞄镜在水平方向和竖直方向应该旋转的角度为(X1-XQ) Xax和(y1-yo) Χβγ，然后通过数传电台将旋转角度发送给主控处理器，主控处理器控制狙击枪和可视化一体枪瞄镜进行相应方向和角度的旋转，实现快速自动瞄准目标。
[0029]结合图6，本发明的具体过程如下:
[0030]步骤I，侦查摄像机与可视化一体枪瞄镜的标定方案
[0031]系统启动后即进行标定，当操控端屏幕上可视化一体枪瞄镜和侦查摄像机的图像都为机器人正前方图像时，记录屏幕上可视化一体枪瞄镜准星在侦查摄像机图像中的位置(X0，yQ)，设定屏幕左下角为坐标原点；另外结合角度传感器标定并记录可视化一体枪瞄镜准星在操控端屏幕上沿水平和竖直方向移动单位距离可视化一体枪瞄镜实际所转的角度
[0032]步骤2，目标快速粗定位方案
[0033]对目标快速粗定位时，首先狙击手通过操控端遥控履带式机器人行驶到合适位置，然后遥控侦查摄像机从左到右、从上到下进行目标扫描，直至操控端屏幕中出现目标，记录该位置侦查摄像机相对初始位置的回转角度a和俯仰角度β。
[0034]步骤3，目标快速精确瞄准方案
[0035]对目标精确瞄准时，首先可视化一体枪瞄镜根据侦查摄像机回转角度a和俯仰角度β自动在相应方向上旋转相应角度，可视化一体枪瞄镜准星即出现在操控端屏幕中(xo，yo)位置，然后通过手动遥控或点击操控端屏幕上目标的方式将可视化一体枪瞄镜枪瞄镜准星瞄准屏幕上的目标，相应的实际场景中狙击枪即瞄准了狙击目标:
[0036](I)通过观察操控端屏幕，手动遥控可视化一体枪瞄镜将其准星瞄准图像中的目标，遥控指令通过数传电台发送给主控处理器，主控处理器随即控制可视化一体枪瞄镜(即狙击枪)进行相应方向和角度的旋转，实现快速瞄准目标；
[0037](2)通过点击操控端屏幕中的目标以获取其位置信息(X1，yi)，则可视化一体枪瞄镜在水平方向和竖直方向应该旋转的角度为(χι-χο) Xax和(y1-y()) Χβγ，然后通过数传电台将旋转角度发送给主控处理器，主控处理器控制可视化一体枪瞄镜(即狙击枪)进行相应方向和角度的旋转，实现快速自动瞄准目标。
【主权项】
1.一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，设定侦查摄像机图像中一点为原点建立直角坐标系，记录可视化一体枪瞄准镜准星在侦查摄像机图像中的位置(XQ，yo); 步骤2，侦查摄像机进行扫描，若侦查摄像机图像中出现目标，记录此刻侦查摄像机相对初始位置的回转角度α和俯仰角度β，及目标在侦查摄像机图像中的直角坐标系的位置(χι,γι)； 步骤3，可视化一体枪瞄准镜准星根据回转角度α和俯仰角度β在相应方向上旋转相应角度； 步骤4，在侦查摄像机图像中的直角坐标系下，可视化一体枪瞄准镜准星从(XO，yo)移动至(xi’yi)ο2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4中可视化一体枪瞄准镜准星在水平方向和竖直方向旋转的角度为(X1-XQ) Xax和(y1-yo) XPy，其中ajP0y分别是可视化一体枪瞄镜准星在操控端屏幕上沿水平和竖直方向移动单位距离可视化一体枪瞄镜实际所转的角度。
【专利摘要】本发明提供一种基于视频的狙击机器人快速精确瞄准方法，包括：步骤1，设定侦查摄像机图像中一点为原点建立直角坐标系，记录可视化一体枪瞄准镜准星在侦查摄像机图像中的位置(x0,y0)；步骤2，侦查摄像机进行扫描，若侦查摄像机图像中出现目标，记录此刻侦查摄像机相对初始位置的回转角度α和俯仰角度β，及目标在侦查摄像机图像中的直角坐标系的位置(x1,y1)；步骤3，可视化一体枪瞄准镜准星根据回转角度α和俯仰角度β在相应方向上旋转相应角度；步骤4，在侦查摄像机图像中的直角坐标系下，可视化一体枪瞄准镜准星从(x0,y0)移动至(x1,y1)。
【IPC分类】B25J13/00, B25J19/04, F41G1/00
【公开号】CN105547046
【申请号】CN201511024311
【发明人】蔡云飞, 朱建声, 汪向东
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月30日