专利名称：一种高动态二维姿态角测量方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及姿态角测量技术，尤其涉及一种高动态二维姿态角测量方法和系统。
背景技术：
在机械制造、航空、航天、国防、建筑等部门中，姿态角是需要确定的重要物理量。 所谓姿态角，是指物体相对于参照物的空间方位角。在诸多姿态角测量方法中，以圆光栅法 和环形激光法为代表的光学测角方法虽然精度较高，但对硬件条件要求苛刻，且只限于一 维角度测量。申请号为200910093664的发明专利“一种二维姿态角的测量方法和系统”提 出了一种轻小型大量程度二维姿态角测量方法和系统。在该方法中，通过以平行准直光源 为基准光源，具有多个不对称的阵列小孔的针孔光阑作为光学系统，在图像传感器四周设 置一组高精度平面反射镜，将平行准直光源的大角度平行入射光通过针孔光阑，经过平面 反射镜的反射后投射在图像传感器成像面上形成光斑，计算光斑质心在成像面的平面直角 坐标系上的坐标，并根据各阵列小孔的中心坐标和预先设定的系统焦距，通过三角几何的 方法计算出光线的二维姿态角。现有技术中对姿态角的测量，都是将整幅图像数据通过接口单元传输到上位机， 由上位机实现系统建模、光斑的质心计算、光斑正反识别和姿态角计算等，如此进行全帧数 据传输和处理，所需传输和处理的数据量大、处理时间长，使得测量系统动态性能比较低。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高动态二维姿态角测量方法和系统， 实现高动态的二维姿态角测量，极大减少了传输的数据量及后续系统的处理数据量，减轻 了处理负担。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明提供了一种高动态二维姿态角测量方法，包括根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面上的一个光斑的质心坐 标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器 成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标， 并根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角。该方法进一步包括在测量开始的第一时刻和第二时刻，对整个图像传感器成像 面进行逐行扫描，计算第一时刻和第二时刻各个光斑的质心坐标，并根据第二时刻各个光 斑的质心坐标的间距设置自适应动态预测窗的左上角坐标及自适应动态预测窗的大小。上述方案中，所述预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置， 为选取任意一个光斑的质心坐标，对自适应动态预测窗在第二时刻以后的每一时刻的左 上角坐标都根据所选光斑当前时刻和前一时刻的质心坐标变化进行预测；所述根据所选光斑前两时刻的质心坐标变化进行预测具体为将当前时刻自适应动态预测窗的左上角坐标加上所选光斑的质心坐标变化得到下一时刻自适应动态预测窗 的左上角坐标。上述方案中，所述根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰 度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，为根据图像传感器成像面上所述自适应动态 预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值，采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标。上述方案中，该方法进一步包括在根据所述各光斑的质心坐标计算二维姿态角 之前，根据各光斑的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和反射光斑进行识别，计算 反射光斑映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标。上述方案中，所述根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角，为对 针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建模，为图像传感器成像面建立平面 直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现预先设定的系统焦距，将所述各光斑的质心坐标和 所述系统焦距通过三角几何运算得到入射光线的二维姿态角。本发明还提供了一种高动态二维姿态角测量系统，包括成像与预处理单元、计算 机处理单元；其中，成像与预处理单元，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面 上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位 置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像面 上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，并将得 到的各光斑的质心坐标传送到计算机处理单元；计算机处理单元，用于根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角。上述方案中，所述成像与预处理单元包括图像传感器、自适应动态预测窗单元、 质心计算单元；其中，图像传感器，用于将各光斑成像区域的光信号转换为电信号显示到图像传感器成 像面上；自适应动态预测窗单元，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成 像面上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗 的位置，并将所述自适应动态预测窗的位置通知质心计算单元；质心计算单元，用于在所述下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成 像面时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值 采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标，并将各光斑的质心坐标分别发送到自适应动 态预测窗单元和计算机处理单元。上述方案中，所述成像与预处理单元进一步包括光斑正反识别单元，用于根据各 光斑的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和反射光斑进行识别，计算反射光斑映射 到虚拟扩展的成像面内的质心坐标，并将正射光斑的质心坐标和反射光斑映射到虚拟扩展 的成像面内的质心坐标发送到计算机处理单元；图像传感器驱动单元，用于对图像传感器 进行驱动。上述方案中，所述计算机处理单元，包括系统建模单元、姿态角计算单元，其中，系 统建模单元，用于对针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建模，为图像传感 器成像面建立平面直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现预先设定的系统焦距；姿态角计算单元，用于将所述各光斑的质心坐标和预先设定的系统焦距通过三角几何运算得到入射 光线的二维姿态角。本发明提供的一种高动态二维姿态角测量方法和系统，根据当前时刻和前一时刻 入射光线在图像传感器成像面上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成 像面上自适应动态预测窗的位置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成 像面时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值 计算各光斑的质心坐标，并根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角；如此， 能够实现高动态的二维姿态角测量，极大减少了传输的数据量及后续处理的数据量，减轻 了系统的处理负担。


图1为本发明实现高动态二维姿态角测量方法流程的示意图；图2为本发明的自适应动态预测窗位置预测的示意图；图3为现有技术中像素处理的时序示意图；图4为本发明中像素处理的时序示意图；图5为本发明中将反射光斑的质心坐标按反射模式映射到虚拟扩展成像面的示 意图；图6为本发明实现高动态二维姿态角测量系统结构的示意图。
具体实施例方式本发明的基本思想是根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面 上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位 置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像面 上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，并根据 所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角。下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明实现高动态二维姿态角测量方法，如图1所示，该方法包括以下几个步骤步骤101 根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面上的一个光斑 的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置；具体的，在二维姿态角的测量中，平行准直光源的入射光线通过不对称的多孔针 孔光阑在图像传感器成像面上得到多个光斑，在测量开始的第一时刻和第二时刻，对整个 图像传感器成像面进行逐行扫描，计算第一时刻和第二时刻各个光斑的质心坐标，并根据 第二时刻各个光斑的质心坐标的间距设置自适应动态预测窗的左上角坐标及自适应动态 预测窗的大小，所述自适应动态预测窗包含并大于所述各个光斑的成像区域，以保证下一 时刻的自适应动态预测窗仍可以包含各个光斑的成像区域；在预测时，只需选取其中一个 光斑的质心坐标，对自适应动态预测窗在第二时刻以后的每一时刻的左上角坐标都根据所 选光斑当前时刻和前一时刻的质心坐标变化进行预测，由于每一时刻的曝光时间很短，在 这么短的时间里光斑的运动可以看作是勻速直线运动，如图2所示，假设不对称的多孔针 孔光阑为三孔针孔光阑，图像传感器成像面的大小为IOMX IOM，在第二时刻设置的自适应动态预测窗的大小为200X200，得到所选光斑当前时刻的质心坐标(x。2，y。2)、当前时刻 自适应动态预测窗的左上角坐标(x2，y2)和前一时刻的质心坐标(χ。”、)，则所选光斑的质 心坐标变化为χ方向的位移和方向为AXl、y方向的位移和方向为Ay1，如公式(1)所示；Ax1 = Xc2-XclΔ Υι = yc2-ycl(1)将当前时刻自适应动态预测窗的左上角坐标(X2，y2)加上所选光斑的质心坐标变 化Δ Xl和Ay1得到下一时刻自适应动态预测窗的左上角坐标(x3，y3)，如公式(2)所示。X3 = X2+ Δ X1(2)y3 = y2+ Δ Y1进一步的，在测量开始之前，本步骤还包括在图像传感器成像面建立平面直角坐 标系，可以设定针孔光阑中心到图像传感器成像面的垂直点为平面直角坐标系的原点，或 者，设定图像传感器成像面的右上角为平面直角坐标系的原点。步骤102 在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出图像传感器成像面时，根 据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光 斑的质心坐标；具体的，在下一时刻，根据所述自适应动态预测窗的左上角坐标和大小，确定没有 超出图像传感器成像面时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰 度值和像素坐标值，采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标；所述采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标，具体是基于四连通域分割 和一阶矩质心算法，通过逐行读取图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内的各像 素灰度值F(x，y)和像素坐标值(X，y)，根据四连通域分割的原理对灰度大于阈值的像
"ι ηJii η
素做标记，并根据这些标记区分各个光斑和累加各个光斑的ΣΣ汽ΣΣ八χ，3^和 ΣΣ^'^)这里假设一个光斑的成像区域为M行N列，然后根据公式(3)得到各光斑的质
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心坐标。
‘〃 “ι" η
Σ Σ f^x'^
_ χ=1 少=1_ jc=1 y-\xO = , yo = m η
YTuF(^y) Σ Σ吵，力
JC=I y=l,X=I _ν=1( 3 )式中，X0, Y0是求得的光斑质心坐标；X，y是像素的坐标；F(x，y)是χ行y列像素 的灰度值。现有技术中，上述方法中对一个像素的读入数据、标志判断和数据累加是在同一 个时钟周期内完的，如图3所示，如此会导致时序紧张，系统可运行的最高时钟频率较低， 所述读数据入即为读取像素灰度值F(x，y)和坐标值(x，y)，所述标志判断即为上述的对灰 度大于阈值的像素做标记，根据这些标记区分各个光斑，所述数据累加即为上述的累加各
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个光斑的Σ Σ f^ Σ Σ F(x，州和Σ Σ y)
ΛΓ=Ι ι>=|X=I ι· = 1X=I μ=|
9ο为提高系统的最高可运行频率，本发明采用流水线结构实现上述方法的读入数 据、标志判断和数据累加，如图4所示，将每一个像素的读入数据、标志判断和数据累加分别占用一个时钟周期，并在执行标志判断的同时，进行下一个像素的读入数据。这样，从总 体上看，每个像素而言仍是按读入数据、标志判断、数据累加的顺序来执行的，因此其功能 与并行计算是一致的，只是其功能是通过流水方式实现的，而在同一个时钟周期内也并行 的进行读入数据、标志判断和数据累加，只是其对象均不一样，如读入数据3的同时对数据 2进行标志判断，对数据1进行数据累加，采用这种结构后，综合后系统的最高可运行时钟 频率可以大大的提高，一般由原来的43MHz左右提高到60MHz左右，使得系统的总体性能得 到较大的提高。进一步的，本步骤中根据所述自适应动态预测窗的左上角坐标和大小，确定超出 图像传感器成像面时，根据图像传感器成像面上各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑 的质心坐标。步骤103 根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角；具体的，对针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建模，为图像传感 器成像面建立平面直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现针孔光阑到图像传感器成像面 的距离，即预先设定的系统焦距，将所述各光斑的质心坐标和所述系统焦距通过三角几何 运算得到入射光线的二维姿态角；所述预先设定的系统焦距为针孔光阑位置与图像传感器 成像面的距离；进一步的，本步骤在根据所述各光斑的质心坐标计算二维姿态角之前，还包括根 据各光斑的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和反射光斑进行识别，计算反射光斑 映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标；例如测量系统采用三孔针孔光阑，通过步骤102得到光斑A、B、C的质心坐标的 横坐标和纵坐标分别以^、&、Xc和yA、yB、yc表示，针孔光阑小孔间距600 μ m投影在成像面 上的像素距离以DapCT表示，Dxab表示光斑A、B的横坐标距离I χΑιΒ I，Dyec表示光斑B、C的纵 坐标距离|ye-yBl。通过如下两个识别条件，对光斑的正射、反射模式进行识别(1)光斑相对位置排列关系是否满足Xk < xB,以及< yB。(2)光斑距离关系是否满足Dxab = Daper,以及DyBC = Daper。如果条件(1)和(2)同时满足，即Dxab = Daper, DyBC = Daper,且 ^ < xB, yc < yB，则 判断三个光斑全部为正射光斑，直接以质心坐标计算二维姿态角；如果条件(1)和⑵不能同时满足，则三个光斑中必然涉及了反射光斑，这时需要 进行虚拟坐标扩展，将反射光斑的质心坐标按反射模式映射到虚拟扩展成像面上。根据条件(1)和O)，可以将光线反射分为三种模式，模式1:条件⑴符合，条件(2)不符合光斑仍满足^Ca <XB，y。<yB，但Dxab < D ·
"aper，模式2:条件⑴不符合，条件(2)符合光斑不满足^Ca <xB，yc<yB，变为χΑ> Xb，但满足 DXAB = Daper ；模式3 条件(1)和条件(2)均不符合光斑不满足xA < xB, yc < yB，变为xA > xB,
同时 DXAB < Daper ；下面以入射光线被成像面右边沿设置的反射镜反射为例，其他三个面的反射情况 可以同理得出。如图5所示，图5中的黑色区域表示CMOS图像传感器的原始成像面，灰色 外圈部分示意经过反射镜扩展后的虚拟成像面。
以模式1为例，条件(1)符合，条件(2)不符合光斑仍满足^ <xB，y。<yB，但 Dxab < Daper,如图5所示错误！未找到引用源。，光斑B和光斑C被成像面右边缘设置的反射 镜反射，光斑A正射，所以Dxab < Daper0映射方法为将光斑B和光斑C按成像面右边沿镜像， 映射到虚拟成像面上，得到光斑B和光斑C在虚拟扩展的成像面内的质心坐标，以所述在虚 拟扩展的成像面内的质心坐标计算二维姿态角。根据上述模式1的举例，模式2与模式3可以同理得到，这里不一一详述。为了实现上述方法，本发明还提供一种高动态二维姿态角测量系统，如图6所示， 该系统包括成像与预处理单元61、计算机处理单元62 ；其中，成像与预处理单元61，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像 面上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的 位置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像 面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，并将 得到的各光斑的质心坐标传送到计算机处理单元62 ；计算机处理单元62，用于根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态 角；所述成像与预处理单元61包括图像传感器611、自适应动态预测窗单元612、质 心计算单元613;其中，图像传感器611，用于将各光斑成像区域的光信号转换为电信号显示到图像传感 器成像面上；自适应动态预测窗单元612，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感 器成像面上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预 测窗的位置，并将所述自适应动态预测窗的位置通知质心计算单元613 ；质心计算单元613，用于在所述下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器 成像面时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标 值采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标，并将各光斑的质心坐标分别发送到自适应 动态预测窗单元和计算机处理单元；所述成像与预处理单元61进一步包括光斑正反识别单元614，用于根据各光斑 的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和反射光斑进行识别，计算反射光斑映射到虚 拟扩展的成像面内的质心坐标，并将正射光斑的质心坐标和反射光斑映射到虚拟扩展的成 像面内的质心坐标发送到计算机处理单元62 ；所述成像与预处理单元61进一步还包括图像传感器驱动单元615，用于对图像 传感器611进行驱动；所述成像与预处理单元61进一步还包括接口单元616，用于与计算机处理单元 连接进行数据传输。所述计算机处理单元62，包括系统建模单元621、姿态角计算单元622，其中，系统建模单元621，用于对针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建 模，为图像传感器成像面建立平面直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现针孔光阑到图像 传感器成像面的距离，即预先设定的系统焦距；姿态角计算单元622，用于将所述各光斑的质心坐标和预先设定的系统焦距通过三角几何运算得到入射光线的二维姿态角。上述的成像与预处理单元61可以由现场可编程门阵列(FPGA， Field-Programmable Gate Array)并行实现。通过本发明的方法，采用自适应动态预测窗实现高帧频光斑成像，并采用高速并 行流水图像处理技术，极大的减少计算及传输的数据量，减轻系统的处理负担，提高系统处 理速度，实现高动态的二维姿态角测量。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1.一种高动态二维姿态角测量方法，其特征在于，该方法包括根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面上的一个光斑的质心坐标变 化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像 面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，并根 据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在测量开始的第一时 刻和第二时刻，对整个图像传感器成像面进行逐行扫描，计算第一时刻和第二时刻各个光 斑的质心坐标，并根据第二时刻各个光斑的质心坐标的间距设置自适应动态预测窗的左上 角坐标及自适应动态预测窗的大小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预测下一时刻图像传感器成像面上 自适应动态预测窗的位置，为选取任意一个光斑的质心坐标，对自适应动态预测窗在第二 时刻以后的每一时刻的左上角坐标都根据所选光斑当前时刻和前一时刻的质心坐标变化 进行预测；所述根据所选光斑前两时刻的质心坐标变化进行预测具体为将当前时刻自适应动态 预测窗的左上角坐标加上所选光斑的质心坐标变化得到下一时刻自适应动态预测窗的左 上角坐标。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据图像传感器成像面上所述自适 应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，为根据图像传感 器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值，采用并行流水的方式 计算各光斑的质心坐标。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括在根据所述各光斑的 质心坐标计算二维姿态角之前，根据各光斑的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和 反射光斑进行识别，计算反射光斑映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各光斑的质心坐标得到入 射光线的二维姿态角，为对针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建模，为 图像传感器成像面建立平面直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现预先设定的系统焦距， 将所述各光斑的质心坐标和所述系统焦距通过三角几何运算得到入射光线的二维姿态角。
7.一种高动态二维姿态角测量系统，其特征在于，该系统包括成像与预处理单元、计 算机处理单元；其中，成像与预处理单元，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面上的 一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置； 在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像面上 所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值计算各光斑的质心坐标，并将得到 的各光斑的质心坐标传送到计算机处理单元；计算机处理单元，用于根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述成像与预处理单元包括图像传感 器、自适应动态预测窗单元、质心计算单元；其中，图像传感器，用于将各光斑成像区域的光信号转换为电信号显示到图像传感器成像面上；自适应动态预测窗单元，用于根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面 上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位 置，并将所述自适应动态预测窗的位置通知质心计算单元；质心计算单元，用于在所述下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面 时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值采用 并行流水的方式计算各光斑的质心坐标，并将各光斑的质心坐标分别发送到自适应动态预 测窗单元和计算机处理单元。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述成像与预处理单元进一步包括光斑 正反识别单元，用于根据各光斑的相对位置排列关系和距离关系对正射光斑和反射光斑进 行识别，计算反射光斑映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标，并将正射光斑的质心坐标 和反射光斑映射到虚拟扩展的成像面内的质心坐标发送到计算机处理单元；图像传感器驱动单元，用于对图像传感器进行驱动。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算机处理单元，包括系统建模单 元、姿态角计算单元，其中，系统建模单元，用于对针孔光阑、平面反射镜和图像传感器成像面进行系统建模，为图 像传感器成像面建立平面直角坐标系的同时增加ζ轴，由ζ轴体现预先设定的系统焦距；姿态角计算单元，用于将所述各光斑的质心坐标和预先设定的系统焦距通过三角几何 运算得到入射光线的二维姿态角。
全文摘要
本发明公开了一种高动态二维姿态角测量方法，根据当前时刻和前一时刻入射光线在图像传感器成像面上的一个光斑的质心坐标变化，预测下一时刻图像传感器成像面上自适应动态预测窗的位置；在下一时刻，所述自适应动态预测窗没有超出传感器成像面时，根据图像传感器成像面上所述自适应动态预测窗内各像素的灰度值及像素坐标值采用并行流水的方式计算各光斑的质心坐标，并根据所述各光斑的质心坐标得到入射光线的二维姿态角；本发明同时还公开了一种高动态二维姿态角测量系统，通过本发明的方案，能够实现高动态的二维姿态角测量，极大减少了传输的数据量及后续处理的数据量，减轻了系统的处理负担。
文档编号G01C1/00GK102128608SQ20101059327
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者崔运东, 张广军, 江洁, 王昊予 申请人:北京航空航天大学