图像跟踪仿真方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及图像仿真领域，尤其涉及一种图像跟踪仿真方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

对于图像跟踪仿真试验，模拟目标运动最简洁的方法是通过投影屏幕生成虚拟观测目标，通过电视设备捕获目标并观测其运动的方式；在试验中，成像质量关乎仿真试验的真实性，观测设备和投影屏幕的相对关系影响观测数据输出是准确性，因此，良好的成像环境和观测设备和投影屏幕相对关系进行标定十分重要；但开放环境下的观测设备易受外界环境干扰，影响仿真试验真实性和准确性；且观测设备的成像焦点并不是显性可见的，对于焦点相对于屏幕距离以及其屏幕中投影位置的测量无疑极大增加了测量难度；此外，由于在不同的研制阶段，仿真试验需要多次开展，在试验过程中电视观测设备与屏幕之间的距离难免会发生一定的变化。

传统的图像跟踪仿真方法是通过双标滑轨模拟目标运动，观测高低角和方位角；该方法校准过程花的时间较长，并且对试验场地及环境要求也较高，且成像环境易受干扰；试验前对于成像设备与成像屏幕的相对位置获取若采用人工测量的方式，即首先根据电视观测设备的视场特性计算出电视观测设备与屏幕之间的相对距离，然后根据预先计算好的尺寸摆放电视观测设备和屏幕，再通过人工反复调节的方式使电视观测设备的中心点与屏幕的中心点重合；操作过程不仅非常繁琐，而且精度较低，在试验前需要花费大量的时间和精力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种图像跟踪仿真方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中传统图像跟踪仿真方法对于电视设备焦点难以精确测量，也难以使焦点对准屏幕中心，标定精度难以把握，操作过程繁琐且费时费力的技术问题。

第一方面，本发明提供一种图像跟踪仿真方法，所述图像跟踪仿真方法包括以下步骤：

构建模拟成像环境；

在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；

根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

可选地，所述构建模拟成像环境，包括：

通过箱体使成像设备和投影屏幕处于相对封闭的成像环境中，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的所述成像设备；

所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境。

可选地，所述在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度，包括：

在所述模拟成像环境中获取成像设备与投影屏幕的预设水平距离；

获取所述成像设备与被观测物的相对位置和姿态信息，并获取所述被观测物的尺寸形状信息；

根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

可选地，所述根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度，包括：

获取所述投影屏幕的屏幕分辨率，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息确定单个像素的物理尺寸；

根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息确定所述成像设备的高低角与方位角；

获取预设最小均方算法LMS的预设状态量、预设滤波系数和目标函数；

根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数确定投影点的初始像素位置；

根据所述目标函数和所述初始像素位置确定误差函数，根据所述误差函数确定所述误差函数与所述预设滤波系数的梯度向量；

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数；

根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度。

可选地，所述通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数，包括：

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，通过下式获得目标滤波系数：

ω

其中，ω

可选地，所述根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度，包括：

根据所述目标滤波系数和所述预设状态量确定目标投影点坐标；

获取所述成像设备的观测点坐标，根据所述观测点坐标和所述目标投影点坐标确定两坐标之间的当前距离和当前角度；

将所述当前距离作为标定距离，将所述当前角度作为标定角度。

可选地，所述根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真之前，所述图像跟踪仿真方法还包括：

在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，获取所述成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角；

根据所述高低倾斜角和所述方位倾斜角对所述投影屏幕上的观测点坐标进行修正；

根据修正后的观测点坐标重新确定标定距离和标定角度。

第二方面，为实现上述目的，本发明还提出一种图像跟踪仿真装置，所述图像跟踪仿真装置包括：

构建模块，用于构建模拟成像环境；

标定模块，用于在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；

仿真模块，用于根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

第三方面，为实现上述目的，本发明还提出一种图像跟踪仿真设备，所述图像跟踪仿真设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的图像跟踪仿真程序，所述图像跟踪仿真程序配置为实现如权利要求上文所述的图像跟踪仿真方法的步骤。

第四方面，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有图像跟踪仿真程序，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时实现如上文所述的图像跟踪仿真方法的步骤。

本发明提出的图像跟踪仿真方法，通过构建模拟成像环境；在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真；能够不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；

图2为本发明图像跟踪仿真方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明图像跟踪仿真方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明图像跟踪仿真方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明图像跟踪仿真方法第四实施例的流程示意图；

图6为本发明图像跟踪仿真方法中观测设备与投影屏幕关系图；

图7为本发明图像跟踪仿真方法第五实施例的流程示意图；

图8为本发明图像跟踪仿真方法中高低角方向角度偏差示意图；

图9为本发明图像跟踪仿真装置第一实施例的功能模块图；

图10为本发明图像跟踪仿真装置的成像构成示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的解决方案主要是：通过构建模拟成像环境；在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真；能够不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率，解决了现有技术中传统图像跟踪仿真方法对于电视设备焦点难以精确测量，也难以使焦点对准屏幕中心，标定精度难以把握，操作过程繁琐且费时费力的技术问题。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如Wi-Fi 接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(Non-Volatile Memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对该设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及图像跟踪仿真程序。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，并执行以下操作：

构建模拟成像环境；

在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；

根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

通过箱体使成像设备和投影屏幕处于相对封闭的成像环境中，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的所述成像设备；

所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

在所述模拟成像环境中获取成像设备与投影屏幕的预设水平距离；

获取所述成像设备与被观测物的相对位置和姿态信息，并获取所述被观测物的尺寸形状信息；

根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

获取所述投影屏幕的屏幕分辨率，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息确定单个像素的物理尺寸；

根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息确定所述成像设备的高低角与方位角；

获取预设最小均方算法LMS的预设状态量、预设滤波系数和目标函数；

根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数确定投影点的初始像素位置；

根据所述目标函数和所述初始像素位置确定误差函数，根据所述误差函数确定所述误差函数与所述预设滤波系数的梯度向量；

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数；

根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，通过下式获得目标滤波系数：

ω

其中，ω

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

根据所述目标滤波系数和所述预设状态量确定目标投影点坐标；

获取所述成像设备的观测点坐标，根据所述观测点坐标和所述目标投影点坐标确定两坐标之间的当前距离和当前角度；

将所述当前距离作为标定距离，将所述当前角度作为标定角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的图像跟踪仿真程序，还执行以下操作：

在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，获取所述成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角；

根据所述高低倾斜角和所述方位倾斜角对所述投影屏幕上的观测点坐标进行修正；

根据修正后的观测点坐标重新确定标定距离和标定角度。

本实施例通过上述方案，通过构建模拟成像环境；在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真；能够不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

基于上述硬件结构，提出本发明图像跟踪仿真方法实施例。

参照图2，图2为本发明图像跟踪仿真方法第一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，所述图像跟踪仿真方法包括以下步骤：

步骤S10、构建模拟成像环境。

需要说明的是，所述模拟成像环境为通过特定结构或配件的组合搭建的能够隔离外界环境干扰的实现图像跟踪仿真的模拟成像环境，构建模拟成像环境的目的在于隔离外界环境干扰因素，使图像跟踪仿真更加便捷高效，构建的方式可以多种多样，本实施例对此不加以限制。

步骤S20、在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

需要说明的是，所述预设最小均方算法(Least Mean Square，LMS)为预先设置的自适应最小均方算法，通过LMS可以简化设备标定过程，避免了对观测设备焦点与投影屏幕相对位置的测量，提高了仿真精度，使仿真过程更加便捷高效，根据LMS可以对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定后的距离和角度，即标定距离和标定角度。

步骤S30、根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

需要说明的是，可以将所述标定距离和所述标定角度作为仿真模型参数，开始图像跟踪仿真，即可以将所述标定距离和所述标定角度作为仿真模型的控制输入。

本实施例通过上述方案，通过构建模拟成像环境；在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真；能够不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

进一步地，图3为本发明图像跟踪仿真方法第二实施例的流程示意图，如图3所示，基于第一实施例提出本发明图像跟踪仿真方法第二实施例，在本实施例中，所述步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S11、通过箱体使成像设备和投影屏幕处于相对封闭的成像环境中，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的所述成像设备。

需要说明的是，通过箱体可以隔离外界环境干扰，所述箱体内存在成像设备和投影屏幕，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的成像设备，所述转台机构为可调节的支架结构，可以调节所述成像设备相对于所述投影屏幕的距离和角度。

步骤S12、所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境。

可以理解的是，一般默认的，所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，所述被观测物体为所述成像设备需要进行图像跟踪的被观测目标，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境，进而快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作。

本实施例通过上述方案，通过箱体使成像设备和投影屏幕处于相对封闭的成像环境中，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的所述成像设备；所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境，能够隔离外界干扰因素，不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作。

进一步地，图4为本发明图像跟踪仿真方法第三实施例的流程示意图，如图4所示，基于第一实施例提出本发明图像跟踪仿真方法第三实施例，在本实施例中，所述步骤S20具体包括以下步骤：

步骤S21、在所述模拟成像环境中获取成像设备与投影屏幕的预设水平距离。

需要说明的是，所述预设水平距离为预先设置的成像设备与投影屏幕的默认水平距离，所述预设水平距离为需要进行标定的距离。

步骤S22、获取所述成像设备与被观测物的相对位置和姿态信息，并获取所述被观测物的尺寸形状信息。

可以理解的是，所述成像设备与所述被观测物具有相对的位置和对应的姿态信息，所述相对位置为所述成像设备与所述被观测物的空间相对距离位置，所述姿态信息为所述成像设备与被观测物的空间相对角度方位姿态对应的信息，所述被观测物的尺寸形状信息为所述被观测物的尺寸大小信息和形状轮廓信息。

步骤S23、根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

需要说明的是，通过所述预设最小均方算法LMS通过对所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息这些参数进行相关运算，从而对所述成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定后的标定距离和标定角度。

本实施例通过上述方案，通过在所述模拟成像环境中获取成像设备与投影屏幕的预设水平距离；获取所述成像设备与被观测物的相对位置和姿态信息，并获取所述被观测物的尺寸形状信息；根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；能够极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

进一步地，图5为本发明图像跟踪仿真方法第四实施例的流程示意图，如图5所示，基于第三实施例提出本发明图像跟踪仿真方法第四实施例，在本实施例中，所述步骤S23具体包括以下步骤：

步骤S231、获取所述投影屏幕的屏幕分辨率，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息确定单个像素的物理尺寸。

需要说明的是，所述屏幕分辨率为所述投影屏幕的屏幕分辨率，通过所述尺寸形状信息结合所述屏幕分辨率可以确定单个像素的物理尺寸，在具体实现中，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息通过下式确定单个像素的物理尺寸：

其中，k

步骤S232、根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息确定所述成像设备的高低角与方位角。

可以理解的是，根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息能够确定所述电视设备相对于所述投影屏幕输出的高低角和方位角。

在具体实现中，参照图6，图6为本发明图像跟踪仿真方法中观测设备与投影屏幕关系图，如图6所示，设电视设备焦点为O

步骤S233、获取预设最小均方算法LMS的预设状态量、预设滤波系数和目标函数。

应当理解的是，所述预设状态量为所述预设最小均方算法LMS表现不同状态的量，所述预设状态量可以选择不便于直接测量或者难以测量准确的量，所述滤波系数为所述预设最小均方算法LMS进行数据滤波的系数，所述目标函数为所述观测设备的观测点对应的观测像素点位置。

步骤S234、根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数确定投影点的初始像素位置。

可以理解的是，根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数通过下式可以获得初始像素位置：

其中，k

在具体实现中，上式是通过下述方式获得：继续参照图6，高低角和方位角由观测设备输出，P点像素位置(x

由高低角和方位角定义可知：

即可以表示为：

步骤S235、根据所述目标函数和所述初始像素位置确定误差函数，根据所述误差函数确定所述误差函数与所述预设滤波系数的梯度向量。

可以理解的是，根据所述目标函数和所述初始像素位置通过下式确定误差函数：

在平稳条件下，均方误差可以表示为：

上式中，p＝E[d

步骤S236、通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数。

可以理解的是，通过对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数能够提高图像跟踪仿真的精度。

进一步的，所述步骤S236具体包括以下步骤：

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，通过下式获得目标滤波系数：

ω

其中，ω

在具体实现中，可以随机选取预设状态量和预设滤波系数的初值，自适应LMS方法的伪代码如下所示：

for k＝1：N

随机选取ω和x的初值，选取适当的增益收敛系数μ，可以得到收敛后的的状态量x估计值，即得到需要标定结果；自适应LMS计算复杂度低，在平稳环境中易于收敛，能够无偏收敛得到维纳解，利用有限精度实现算法稳定。

以上分析基础是假设成像设备正对投影屏幕且无角度偏差，有角度偏差修正方法如下述实施例。

应当理解的是，一般可以按照最陡下降速率搜索：

μ表示收敛因子，

步骤S237、根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度。

可以理解的是，通过所述目标系数能够确定目标投影点的坐标，所述目标投影点为所述观测设备在所述投影屏幕上相对于被测目标的投影点的坐标，在确定了所述目标系数后能够根据初始像素位置的计算方式获得。

进一步的，所述步骤S237具体包括以下步骤：

根据所述目标滤波系数和所述预设状态量确定目标投影点坐标；

获取所述成像设备的观测点坐标，根据所述观测点坐标和所述目标投影点坐标确定两坐标之间的当前距离和当前角度；

将所述当前距离作为标定距离，将所述当前角度作为标定角度。

应当理解的是，通过确定的目标滤波系数和所述预设状态量根据套用获得初始像素位置的公式

需要说明的是，投影点位置是在屏幕上生成的，反映的是需要仿真模型的运动关系，因此xip和yip是已知的，其实标定量要求的是距离1，焦点投影位置xi0和yi0，也就是伪代码中估计的两个系数欧米伽的最终值，常用的方法是取最终系数值或者最终几个的均值作为估计值，可以获得目标投影点坐标，获得所述成像设备的观测点坐标后，可以根据所述观测点坐标和所述目标投影点坐标确定两坐标之间的当前距离和当前角度，进而将所述当前距离作为标定距离，将所述当前角度作为标定角度。

本实施例通过上述方案，通过获取所述投影屏幕的屏幕分辨率，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息确定单个像素的物理尺寸；根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息确定所述成像设备的高低角与方位角；获取预设最小均方算法LMS的预设状态量、预设滤波系数和目标函数；根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数确定投影点的初始像素位置；根据所述目标函数和所述初始像素位置确定误差函数，根据所述误差函数确定所述误差函数与所述预设滤波系数的梯度向量；通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数；根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度，能够极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

进一步地，图7为本发明图像跟踪仿真方法第五实施例的流程示意图，如图7所示，基于第一实施例提出本发明图像跟踪仿真方法第五实施例，在本实施例中，所述步骤S30之前，所述图像跟踪仿真方法还包括以下步骤：

步骤S301、在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，获取所述成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角。

可以理解的是，在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，可以对角度偏差进行修正，需要获取当前时刻的成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角。

步骤S302、根据所述高低倾斜角和所述方位倾斜角对所述投影屏幕上的观测点坐标进行修正。

应当理解的是，通过所述高低倾斜角可以调整高低角获得新的高低角，通过所述方位倾斜角可以调整方位角获得新的方位角，根据新的高低角和方位角可以重新计算获得观测点的坐标，从而完成对所述投影屏幕上的观测点坐标的修正。

步骤S303、根据修正后的观测点坐标重新确定标定距离和标定角度。

可以理解的是，根据修正后的观测点坐标能够通过上述实施例的方法重新确定新的标定距离和新的标定角度。

在具体实现中，参见图8，图8为本发明图像跟踪仿真方法中高低角方向角度偏差示意图，如图8所示，考虑高低角方向(方位角方向分析相同)，O

|OP|＝l·tan(α+Δα)≈l·tanα+l·Δα+l·Δα·tan

因此，两个测量点P

|P

令

以Δα和Δβ上述实施例的修正式

当成像设备与投影屏幕摆放位置较正且标定误差符合仿真要求时，可以不考虑角度修正情况，以简化模型，在完成标定后，将标定量作为仿真模型参数，开始图像跟踪仿真。

本实施例通过上述方案，通过在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，获取所述成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角；根据所述高低倾斜角和所述方位倾斜角对所述投影屏幕上的观测点坐标进行修正；根据修正后的观测点坐标重新确定标定距离和标定角度，能够在有角度偏差时，计算进行修正，有效的保证仿真精度，提高了仿真效率。

相应地，本发明进一步提供一种图像跟踪仿真装置。

参照图9，图9为本发明图像跟踪仿真装置第一实施例的功能模块图。

本发明图像跟踪仿真装置第一实施例中，该图像跟踪仿真装置包括：

构建模块10，用于构建模拟成像环境。

标定模块20，用于在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

仿真模块30，用于根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

其中，图像跟踪仿真装置的各个功能模块实现的步骤可参照本发明图像跟踪仿真方法的各个实施例，此处不再赘述。

在具体实现中，参见图10，图10为本发明图像跟踪仿真装置的成像构成示意图，如图10所示，箱体用于模拟成像环境，隔离外界环境干扰。箱体一侧为投影屏幕，生成被观测物体的像图，另一侧固定成像设备，成像设备固定在转台上，可以在方位上进行微调，且能够移动一段距离；固定支架用于固定观测设备，可使设备前后移动一定距离，并且姿态能做一定微调；图像生成计算机用于根据相对运动模型计算的观测设备与被观测物的相对位置和姿态信息和观测设备与投影屏幕的距离以及被观测物的尺寸形状在投影屏幕内生成物体运动像图；仿真系统包括观测设备和被观测物运动模型的仿真系统，其接收成像设备的成像信息并解算为观测的角度信息，作为模型的控制输入。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有图像跟踪仿真程序，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时实现如下操作：

构建模拟成像环境；

在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；

根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真。

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

通过箱体使成像设备和投影屏幕处于相对封闭的成像环境中，所述箱体的一侧为所述投影屏幕，所述箱体的另一侧为通过转台机构固定的所述成像设备；

所述成像设备正对所述投影屏幕，所述投影屏幕显示被观测物体的像图，通过所述箱体、所述成像设备及所述投影屏幕构成模拟成像环境。

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

在所述模拟成像环境中获取成像设备与投影屏幕的预设水平距离；

获取所述成像设备与被观测物的相对位置和姿态信息，并获取所述被观测物的尺寸形状信息；

根据所述预设水平距离、所述相对位置、所述姿态信息及所述尺寸形状信息结合预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度。

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

获取所述投影屏幕的屏幕分辨率，根据所述屏幕分辨率和所述尺寸形状信息确定单个像素的物理尺寸；

根据所述预设水平距离、所述相对位置和所述姿态信息确定所述成像设备的高低角与方位角；

获取预设最小均方算法LMS的预设状态量、预设滤波系数和目标函数；

根据所述物理尺寸、所述高低角、所述方位角、预设状态量、预设滤波系数确定投影点的初始像素位置；

根据所述目标函数和所述初始像素位置确定误差函数，根据所述误差函数确定所述误差函数与所述预设滤波系数的梯度向量；

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，获得目标滤波系数；

根据所述目标滤波系数标定目标投影点坐标，根据所述目标投影点坐标确定标定距离和标定角度。

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

通过所述LMS的收敛因子和所述梯度向量对所述预设滤波系数进行收敛，通过下式获得目标滤波系数：

ω

其中，ω

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

根据所述目标滤波系数和所述预设状态量确定目标投影点坐标；

获取所述成像设备的观测点坐标，根据所述观测点坐标和所述目标投影点坐标确定两坐标之间的当前距离和当前角度；

将所述当前距离作为标定距离，将所述当前角度作为标定角度。

进一步地，所述图像跟踪仿真程序被处理器执行时还实现如下操作：

在所述成像设备与所述投影屏幕有角度偏差时，获取所述成像设备高低方向的高低倾斜角和方位对应的方位倾斜角；

根据所述高低倾斜角和所述方位倾斜角对所述投影屏幕上的观测点坐标进行修正；

根据修正后的观测点坐标重新确定标定距离和标定角度。

本实施例通过上述方案，通过构建模拟成像环境；在所述模拟成像环境中根据预设最小均方算法LMS对成像设备相对于投影屏幕的距离和角度进行标定，获得标定距离和标定角度；根据所述标定距离和所述标定角度进行图像跟踪仿真；能够不需要通过测量得到电视设备焦点与投影屏幕距离，且能够快速准确的定位成像设备焦点投影在投影屏幕中的位置，极大程度简化了系统的标定工作，并且操作简单，简化了对观测设备焦点的定位，与外界环境隔离性好，使图像跟踪仿真更加便捷高效，保证仿真精度，提高了仿真效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。