本发明为一种引信炸点测试用校准板校准方法，属于引信炸点测试技术领域。根据引信的炸点位置估计炸点位置所在的空间区域范围；将声光测距装置和数码照相机面向炸点空间区域并排安装在一起；声光测距装置测量炸点到照相机的距离r，数码照相机以视屏的方式记录爆炸过程；进行数字图像处理，得出炸点光斑重心偏离图像纵对称轴的像素数u、偏离图像横对称轴的像素数v以及两个校准板的中心的像M′和N′偏离图像纵对称轴的像素数u1和u2、偏离图像横对称轴的像素数，计算炸点的在照相机坐标系内的天顶角θ和方位角计算的炸点A在照相机坐标系下的三维坐标；计算照相机坐标系相对于水平坐标系欧拉角，计算炸点在水平坐标系下的三维坐标。
1.一种引信炸点测试用校准板校准方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：根据引信的炸点位置估计炸点位置所在的空间区域范围；
第二步：将声光测距装置和数码照相机面向炸点空间区域并排安装在一起；
第三步：两个校准板对称安装在照相机光轴前，校准板的中心M和N用水准仪调整到与照相机光心O相同的高度，角MON为2/3倍的照相机水平视场角，其中顺着光轴前方看M在光轴左边，N在光轴右边；
第四步：引信作用时，声光测距装置测量炸点到照相机的距离r，数码照相机以视屏的方式记录爆炸过程；
第六步：对第五步中的帧进行数字图像处理，得出炸点光斑重心偏离图像纵对称轴的像素数u、偏离图像横对称轴的像素数v以及两个校准板的中心的像M’和N’偏离图像纵对称轴的像素数u1和u2、偏离图像横对称轴的像素数v1和v2，符号规定为：向上偏离横对称轴为正、向下偏离横对称轴为负，向左偏离纵对称轴为正、向右偏离纵对称轴为负；
第七步：以相机光心为原点O，沿光轴指向镜头前方为x轴正向，镜头横截面横纵对称轴为y轴和z轴，向上为z轴正向建立右手三维坐标系Oxyz即照相机坐标系；
计算炸点的在照相机坐标系内的天顶角θ和方位角 其中f为照相机的焦距，ρu、ρv分别为照相机敏感元件每一敏感单元的横向和纵向的等效物理尺寸；
第九步：将第四步和第八步得到的炸点的球坐标 代入公式计算的炸点A在照相机坐标系下的三维坐标(x，y，z)；
第十步：以相机光心为原点O，O指向校准板的中心M为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴方向符合右手定则建立三维坐标系OXYZ即水平坐标系；
第十一步：将第六步中的u1、v1，u2、v2代入下述公式计算照相机坐标系相对于水平坐标系欧拉角α、β、γ，其中欧拉角的顺序是照相机坐标系Oxyz先绕x轴旋转角度α，再绕新的y轴旋转角度β，最后绕新的z轴旋转角度γ而与水平坐标系OXYZ重合；
一种引信炸点测试用校准板校准方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种引信炸点测试用校准板校准方法，属于引信炸高测试技术领域。
背景技术
[0002] 在《一种测量系统用测角测距定位方法》中，通过数码照相机捕捉炸点影像，经过数字图像处理和相关计算得出炸点的天顶角和偏转角，同时通过声光测距装置测量出照相机到炸点的距离，从而得到炸点的球极标，再将球坐标转换为三维坐标，当xy平面与水平面平行时，z坐标为高度坐标。用这种方法测炸高时，对照相机的安装水平度(即xy平面的水平度)要求很高，在实际测试时照相机不水平会带来很大误差，尤其是对近炸引信。例如近炸引信实际炸高约为1-2m，测试安全距离在100m以上，照相机安装不水平的误差为1°时，高度误差约为1.75m，误差与实际高度差不多，而且安全距离越远，高度误差越大。而实际靶场测试的环境条件恶劣，干扰因多，在使用普通照相机测量时要保证其水平度是非常困难的。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种引信炸点测试用校准板校准方法，能够解决由于照相机不水平引起的误差。
[0004] 该一种引信炸点测试用校准板校准方法，包括以下步骤：
[0005] 第一步：根据引信的炸点位置估计炸点位置所在的空间区域范围；
[0006] 第二步：将声光测距装置和数码照相机面向炸点空间区域并排安装在一起；
[0007] 第三步：两个校准板对称安装在照相机光轴前，校准板的中心M和N用水准仪调整到与照相机光心O相同的高度，角MON为2/3倍的照相机水平视场角，其中顺着光轴前方看M在光轴左边，N在光轴右边；
[0008] 第四步：引信作用时，声光测距装置测量炸点到照相机的距离r，数码照相机以视屏的方式记录爆炸过程；
[0009] 第五步：截取第四步中的视屏中包含炸点光斑的帧；
[0010] 第六步：对第五步中的帧进行数字图像处理，得出炸点光斑重心偏离图像纵对称轴的像素数u、偏离图像横对称轴的像素数v以及两个校准板的中心的像M’和N’偏离图像纵对称轴的像素数u1和u2、偏离图像横对称轴的像素数v1和v2，符号规定为：向上偏离横对称轴为正、向下偏离横对称轴为负，向左偏离纵对称轴为正、向右偏离纵对称轴为负；
[0011] 第七步：以相机光心为原点O，沿光轴指向镜头前方为x轴正向，镜头横截面横纵对称轴为y轴和z轴，向上为z轴正向建立右手三维坐标系Oxyz即照相机坐标系；
[0012] 第八步：将第六步中的u、v代入公式
[0013]
[0014] 计算炸点的在照相机坐标系内的天顶角θ和方位角 其中f为照相机的焦距，ρu、ρv分别为照相机敏感元件每一敏感单元的横向和纵向的等效物理尺寸；
[0015] 第九步：将第四步和第八步得到的炸点的球坐标A(r，θ， )代入公式[0016]
[0017] 计算的炸点A在照相机坐标系下的三维坐标(x，y，z)；
[0018] 第十步：以相机光心为原点O，O指向校准板的中心M为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴方向符合右手定则建立三维坐标系OXYZ即水平坐标系；
[0019] 第十一步：将第六步中的u1、v1，u2、v2代入下述公式
[0020]
[0021] 计算照相机坐标系相对于水平坐标系欧拉角α、β、γ，其中欧拉角的顺序是照相机坐标系Oxyz先绕x轴旋转角度α，再绕新的y轴旋转角度β，最后绕新的z轴旋转角度γ而与水平坐标系OXYZ重合；
[0022] 第十二步：按坐标变换公式
[0023]
[0024] 计算炸点在水平坐标系下的三维坐标(X，Y，Z)。
附图说明
[0025] 图1是本发明一种测量系统用测角测距定位方法流程图；
[0026] 图2是本发明中炸点光斑重心偏离图像纵、横对称轴的像素数nu、nv的示意图；
[0027] 图3是本发明中的距离r、天顶角θ、方位角 以及炸点A(A′是xy平面内的垂足)的示意图。
[0028] 图4是本发明中的水平坐标系OXYZ的示意图；
[0029] 图5是本发明中的欧拉角示意图。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
[0031] 第一步：测试前，大致估计引信的炸点位置所在的空间区域范围；
[0032] 第二步：声光测距装置和数码照相机面向炸点空间区域并排安装在一起；
[0033] 第三步：两个校准板对称安装在照相机光轴前约20m处，校准板的中心M和N(顺着光轴前方看M在光轴左边，N在光轴右边)用水准仪调整到与照相机光心O相同的高度，角MON为2/3倍的照相机水平视场角；
[0034] 第四步：引信作用时，声光测距装置测量炸点到照相机的距离r＝100m，数码照相机以视屏的方式记录爆炸过程；
[0035] 第五步：截取第四步中的视屏中包含炸点光斑的帧；
[0036] 第六步：对第五步中的帧进行数字图像处理，得出炸点光斑重心偏离图像纵对称轴的像素数u＝50、偏离图像横对称轴的像素数v＝15以及两个校准板的中心的像M’和N’偏离图像纵对称轴的像素数u1＝450和u2＝-455、偏离图像对称轴的像素数v1＝-10和v2＝-8；
[0037] 第七步：以相机光心为原点O，沿光轴指向镜头前方为x轴正向，镜头横纵对称轴为y轴和z轴，向上为z轴正向建立右手三维坐标系Oxyz(照相机坐标系)；
[0038] 第八步：将u＝50、v＝15以及照相机的参数焦距f＝50mm，敏感元件每一敏感单元的横向和纵向等效物理尺寸ρu＝ρv＝18.54μm代入公式计算炸点的天顶角θ和方位角 得：
[0039]
[0040] 即θ＝1.5652(89.68°)，
[0041] 第九步：将炸点的球坐标A(100，1.5652，0.0185)代入下面的公式计算得：
[0042]
[0043] 从而炸点在照相机坐标系下的三维坐标为(99.98，1.85，0.56)，单位：m；
[0044] 第十步：以相机光心为原点O，O指向校准板的中心M为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴方向符合右手定则建立三维坐标系OXYZ(水平坐标系)；
[0045] 第十一步：将第六步中的u1＝450、v1＝-10，u2＝-455、v2＝-8以及f＝50mm，ρu＝ρv＝18.54μm代入公式计算照相机坐标系相对于水平坐标系欧拉角得：
[0046]
[0047] 即α＝-0.0022(-0.13°)、β＝0.0033(0.19°)、γ＝0.1653(9.47°)；
[0048] 第十二步：将(x，y，z)＝(99.98，1.85，0.56)，α＝-0.0022(-0.13°)、β＝0.0033(0.19°)、γ＝0.1653(9.47°)代入公式计算得
[0049]
[0050] 即炸点在水平坐标系下的三维坐标(98.92，-14.63，0.89)，单位：m。
