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1 大視場運動目標(biāo)測量需求
針對戶外大視場單/多個運動目標(biāo)測量，通?；陔p目交會測量原理，利用高速攝像機捕獲高速運動物體影像，通過相機內(nèi)參、外參標(biāo)定，圖像數(shù)據(jù)分析解析目標(biāo)物體三維空間下坐標(biāo)、軌跡、速度、加速度、角度等運動參數(shù)。
圖1 大視場下運動目標(biāo)測量示意圖
2 傳統(tǒng)雙目測量系統(tǒng)測量痛點
痛點1 系統(tǒng)使用復(fù)雜
由于大視差下高速運動物體通常運動軌跡較長，且與目標(biāo)物發(fā)生多次沖擊與碰撞，時間間隔短，故需搭建多個雙目測量系統(tǒng)多站點布設(shè)（如圖2），進而造成系統(tǒng)采集設(shè)備數(shù)量多，供電和通信復(fù)雜度高，設(shè)備布設(shè)、啟動、檢查、調(diào)試耗時長，人力投入大，且試驗開始后或多次沖擊試驗間隔期內(nèi)，人員無法進入現(xiàn)場二次調(diào)試。
圖2 傳統(tǒng)固定機位多目測量系統(tǒng)
痛點2 標(biāo)定工程量大
每個由2臺高速攝像機及其配件組成的雙目測量系統(tǒng)，需要試驗完成后，在其公共視場內(nèi)進行多個RTK靶點標(biāo)定（在線標(biāo)定），完成內(nèi)外參聯(lián)合標(biāo)定，每個目標(biāo)視場內(nèi)需要在線標(biāo)定10個點，4個目標(biāo)則需標(biāo)定40個點，目標(biāo)之間距離遠（100m~1km），視場大（50m~200m），標(biāo)定工程量大。
痛點3 關(guān)鍵幀定位難
高速運動目標(biāo)速度一般為馬赫級，推薦不低于2000幀/秒高速攝像機用于采集運動序列圖像，考慮觸發(fā)前后預(yù)留的緩沖時間，單次錄制時間內(nèi)會產(chǎn)生數(shù)萬幀圖片，定位關(guān)鍵幀將變得相對困難。
3 千眼狼新型雙目測量系統(tǒng)特點
圖3 新型雙目測量系統(tǒng)
針對上述三大痛點，千眼狼自研一款高集成度、輕量化、產(chǎn)品化的新型雙目測量系統(tǒng)（如圖3），具備下列差異化特征：
特征1 電動轉(zhuǎn)臺+電動變焦鏡頭
圖4 電動轉(zhuǎn)臺+電動變焦鏡頭
電動轉(zhuǎn)臺最大可達30°/s，在高速運動物體沖擊不同目標(biāo)子試驗時間間隔內(nèi)（2~10分鐘），轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動滿足目標(biāo)視場調(diào)整。
電動多檔變焦鏡頭，兼具電動變焦和電動對焦功能，支持依據(jù)視場大小快速切換焦距檔位，配備5.5英寸高清攝影監(jiān)視器，通過SDI視頻輸出接口連接測量系統(tǒng)，配合遠程電動對焦，確保高速運動物體進入不同視場內(nèi)始終保持清晰成像。
特征2 內(nèi)參標(biāo)定固化，外參三點標(biāo)定
通過固化電動變焦鏡頭和高速攝像機的結(jié)構(gòu)連接，完成多檔變焦焦距的內(nèi)參標(biāo)定。
通過標(biāo)定目標(biāo)物特征點（物體的拐角、頂角、低角、灰度差交界角等，如圖5），試驗前RTK測點特征點，事后分析階段圈選高速圖像中特征點像素位置完成外參標(biāo)定。
外參標(biāo)定僅需3個特征點即可完成圖像標(biāo)定，減少了標(biāo)定工作量，提速了圖像數(shù)據(jù)分析完成時間。
圖5 目標(biāo)物特征點示例
特征3 智能關(guān)鍵幀片段識別
圖6 關(guān)鍵幀片段識別
基于圖像灰度值變化，記錄關(guān)鍵幀片段，回放界面下快速標(biāo)注關(guān)鍵幀片段位置提示（如圖6黃色進度條），有效縮短關(guān)鍵視頻定位與下載時間。
4 大視場運動目標(biāo)測量應(yīng)用案例
圖7 野外大視場多目標(biāo)觀測
千眼狼新型外場雙目高速測量系統(tǒng)，通過高度集成化的設(shè)計，減少了固定機位設(shè)備數(shù)量，降低了系統(tǒng)使用的復(fù)雜度和通信、供電的復(fù)雜度，優(yōu)化了內(nèi)外參標(biāo)定方法、設(shè)備重量、安裝方式，提效了配套軟件定位關(guān)鍵幀的功能，在某外場觀測任務(wù)中，順利完成高速運動目標(biāo)捕獲與數(shù)據(jù)解析。
民族品牌，自主可控。千眼狼自研新型外場多目標(biāo)雙目高速測量系統(tǒng)，助力實現(xiàn)國產(chǎn)儀器替代，創(chuàng)造更大安全、經(jīng)濟和科研效益。
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