专利名称：烟花燃放效果图像测量方法
技术领域：
本发明涉及一种烟花燃放效果图像测量方法，尤其涉及一种计算机、电子经纬仪、数码摄像机或数码照相机组合平台的测量烟花综合性的图像方法，可用于烟花厂商产品检验、新产品研制开发，也可以用于出入境检验检疫系统烟花出口商品的检测。属于测量技术领域。
背景技术：
在烟花生产领域中，随着市场管理的规范化和产品研制开发、检验的标准化的不断提高，烟花的生产开发、检验的技术手段必须适应其发展。在以往的烟花检测中都是通过人眼直接观察，凭经验估计，数据误差大，可靠性差。
随着计算机图像处理技术和自动化测量技术设备的发展成熟，为烟花燃放效果通过图像来进行检测提供了技术和物质基础。但现有图像测量方法都是对地面堆积物体积测量和固定物体截面积的测量，如发明专利申请号为00125483.9的《大型物料堆体积的图像测量方法》，是一种利用CCD摄像机对大型地面物料堆(地面堆放的燃煤、粮食、化肥以及建材等)从0°，45°，90°，135°四个方向对物料堆进行拍摄，得到不同方向上的物料堆的侧视图，物料堆与摄像机距离固定，物料堆旁边设置标尺，输入计算机图像采集卡，在计算机中对图像进行边缘识别，得到物料堆的侧视图的清晰轮廓线，由各个角度的侧视图的轮廓线复合成一个棱锥体，求出棱锥体中各个横截面积，求取物料堆的体积。目前尚未检索到有关烟花燃放效果的图像检测的文献和专利。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种烟花燃放效果图像测量方法，通过电子经纬仪、数码摄像机或数码照相机的组合拍摄烟花实际燃放图像和相应的俯仰角度读数，通过相关方式测出燃放点的距离，在经过计算机图像处理，主要用于检测烟花的爆炸高度、爆炸范围(面积)检测，且测量简便、直观明了、测量结果数据科学可靠。
本发明的技术解决方案是所述烟花燃放效果图像测量方法是(参见图1)1.在距烟花弹燃放点固定距离上架设电子经纬仪，该电子经纬仪所在位置为测试点C，并在电子经纬仪的瞄准望远镜上安装数码摄像机，安装时使数码摄像机的光轴中心与电子经纬仪的光轴中心一致；2.将摄像机镜头对准预先估计的燃放高度并固定，当燃放时启动数码摄像机的摄录键，录制整个燃放过程并记录好当时的俯仰角度值；3.测得测试点C至发射点C1的俯仰角εff和斜距离Do，并按以下公式得出a.测试点C至发射点C1的水平距离DsDs＝Do×COS(εff)；b.测试点C至发射点C1的高度差HfHf＝Dx×Sin(εff)；c.由电子经纬仪读出摄像机视场中心的俯仰角εff并将其值经RS232接口输入电子计算机，设摄像机摄得烟花空中炸点所在位置的屏幕范围为ABJK，屏幕中心点为O，得出测试点C至中心点O的斜距离DsxDsx＝Ds÷COS(εff)；
4.在ABJK范围内，屏幕中心点O为原点的直角坐标系，分别得出a.烟花炸点(爆炸中心点)距发射点(地面)的高度Hz(参见图2)将烟花图像输入计算机，通过图像读出炸点的屏幕坐标XzYz，则εz＝εsf+Yz×α式中，εz为炸点的俯仰角度值，α为每个像素在所对应的水平角度值以及俯仰角度值(例如摄像机的视场为30°×24°，图像分辨率为720×576，则α＝2.5′/点)；Hz＝Ds×tg(εz)-Hf图2中由于Hf为负值，上式也可写成Hz＝Ds×tg(εz)+|Hf|；b.得出烟花燃放可视等效面积S(参见图3)，读取屏幕坐标Y1Y2，换算成与屏幕中心点O对应的俯仰角ε1、ε2，求出烟花燃放图像中最低点的高度值H1和最高点的高度值H2，得出等效椭圆的短轴长度b＝H2-H；读取屏幕坐标X1X2，换算成与屏幕中心点O对应的水平角β1、β2，得出烟花燃放图像中椭圆水平方向上两端点与屏幕中心点O的距离值L1、L2L1＝Ds×tgβ1，L2＝Ds×tgβ2，则等效椭圆的长轴长度a为a＝L1+L2，故燃放面积为S＝π.a.b。
由以上可知，本发明为烟花燃放效果图像测量方法，它通过电子经纬仪、数码摄像机或数码照相机的组合拍摄烟花实际燃放图像和计算机自动记录相应的俯仰角度读数，通过相关方式测出燃放点的距离，在经过计算机图像处理，主要用于检测烟花的爆炸高度、爆炸范围(面积)检测，且测量简便、直观明了、测量结果数据科学可靠。
图1是本发明方法的原理图；图2是求取炸点高度的原理图；图3是求取烟花燃放等效面积的原理图。
在图中，1—数码摄像机，2—电子经纬仪，3—发射筒。
具体实施例方式按照图1至图3和上述测量方法，对某牌号的花弹在空中炸点高度及燃放面积进行测量。数码摄像机1的视场为30°×24°，图像分辨率为720×576，将电子经纬仪的角度输出串行接口RS232与普通电子计算机连接，实现现场实时测量。
权利要求
1.一种烟花燃放效果图像测量方法，其特征是在距烟花弹燃放点固定距离上架设电子经纬仪，该电子经纬仪所在位置为测试点C，并在电子经纬仪的瞄准望远镜上安装数码摄像机，安装时使数码摄像机的光轴中心与电子经纬仪的光轴中心一致；将摄像机镜头对准预先估计的燃放高度并固定，当燃放时启动数码摄像机的摄录键，录制整个燃放过程并记录好当时的俯仰角度值。该方法为测得测试点C至发射点C1的俯仰角εff和斜距离Dx，并按以下公式得出a.测试点C至发射点C1的水平距离DsDs＝Dx×COS(εff)；b.测试点C至发射点C1的高度差HfHf＝Dx×Sin(εff)；c.由电子经纬仪读出摄像机视场中心的俯仰角εff并将其值经RS232接口输入电子计算机，设摄像机摄得烟花空中炸点所在位置的屏幕范围为ABJK，屏幕中心点为O，得出测试点C至中心点O的斜距离DsxDsx＝Ds÷COS(εff)；在ABJK范围内，屏幕中心点O为原点的直角坐标系，分别得出a.烟花炸点(爆炸中心点)距发射点(地面)的高度Hz(参见图2)将烟花图像输入计算机，通过图像读出炸点的屏幕坐标XzYz，则εz＝εsf+Yz×α式中，εz为炸点的俯仰角度值，α为每个像素在所对应的水平角度值以及俯仰角度值(例如摄像机的视场为30°×24°，图像分辨率为720×576，则α＝2.5′/点)；Hz＝Ds×tg(εz)-Hf图2中由于Hf为负值，上式也可写成Hz＝Ds×tg(εz)+|Hf|；b.得出烟花燃放可视等效面积S(参见图3)读取屏幕坐标Y1Y2，换算成与屏幕中心点O对应的俯仰角ε1、ε2，求出烟花燃放图像中最低点的高度值H1和最高点的高度值H2，得出等效椭圆的短轴长度b＝H2-H；读取屏幕坐标X1X2，换算成与屏幕中心点O对应的水平角β1、β2，得出烟花燃放图像中椭圆水平方向上两端点与屏幕中心点O的距离值L1、L2L1＝Ds×tgβ1，L2＝Ds×tgβ2，则等效椭圆的长轴长度a为a＝L1+L2，故燃放面积为S＝π.a.b。
全文摘要
一种烟花燃放效果图像测量方法，在一固定点上架设电子经纬仪，并在电子经纬仪的瞄准望远镜上安装数码摄像机，并使数码摄像机的光轴中心与电子经纬仪的光轴中心一致；将摄像机镜头对准预先估计的燃放高度并固定，当燃放时录制整个燃放过程并记录好当时的俯仰角度值；测得测试点C至发射点C
文档编号G01B11/00GK1601276SQ200410046858
公开日2005年3月30日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日
发明者毛志强, 刘劲彪, 谭爱喜 申请人:谭爱喜